月球探测器软着陆轨迹跟踪控制器参数优化

发布时间：2021-10-19 19:54

　　深空科学探测任务中利用仪器获取深空科学探测数据的重要的一种方式就是在探测到目标的天体附近着陆,然后通过着陆器采样后返回地球。近年来,随着科学技术的发展,月球作为离地球最近的天体,其上很多有价值的探索区域逐渐被发现。对月球的探测活动需要强有力的技术来保障,其中软着陆技术更是重中之重。于是本文针对月球探测器软着陆轨迹跟踪问题进行了细致研究,主要工作如下。在分析月球探测器软着陆过程的基础上,综合着陆各个阶段的信息,确立了着陆段的轨道约束。进一步在极坐标系下,建立了月球软着陆的二体模型。接着采用了高斯伪谱法对探测器软着陆轨迹优化建立了离散化控制模型,将连续系统的最优控制参数问题转换成有限维的控制参数优化的问题,设计实验进行仿真分析,得到最优标称轨迹。针对月球探测器软着陆最优标称轨迹的跟踪问题,通过引入线性二次调节器首先设计了基本LQR控制器以实现轨迹跟踪,针对基本LQR控制器的Q矩阵选取问题,在结合强化学习AC算法的基础上,进一步优化了Q矩阵的选取,从而得到最优线性控制器,最后通过对比基本LQR控制器与最优线性控制器的仿真结果,验证了所提出的算法的有效性,该最优线性控制器的跟踪精度相比有了较大... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 月球软着陆问题综述
        1.2.2 软着陆轨迹优化研究现状
        1.2.3 强化学习AC框架研究现状
        1.2.4 轨迹跟踪问题研究现状
    1.3 论文主要内容及章节安排
第2章 预备知识
    2.1 引言
    2.2 伪谱法简介及改进高斯伪谱法离散化过程
    2.3 强化学习AC算法简介
    2.4 本章小结
第3章 月球探测器软着陆建模及轨迹优化
    3.1 引言
    3.2 月球探测器软着陆过程
    3.3 动力下降段轨道约束
    3.4 月球软着陆二体模型建立
    3.5 轨迹优化过程建模
    3.6 轨迹优化仿真分析
    3.7 本章小结
第4章 基于AC算法轨迹跟踪控制器参数优化
    4.1 引言
    4.2 基本LQR控制器设计
    4.3 基于AC框架控制器参数优化流程设计
        4.3.1 Actor设计
        4.3.2 Critic设计
        4.3.3 算法流程设计
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 基于改进粒子群算法轨迹跟踪控制器参数优化
    5.1 引言
    5.2 改进粒子群算法
        5.2.1 算法概述
        5.2.2 算法流程
        5.2.3 算法小结
    5.3 基于改进粒子群算法控制器参数优化流程设计
        5.3.1 问题描述
        5.3.2 总体算法流程设计
    5.4 仿真分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混合法的月球软着陆轨迹优化[J]. 彭坤,果琳丽,向开恒,王平,徐世杰.  北京航空航天大学学报. 2014(07)
[2]基于组合优化策略的月球软着陆最优轨道设计[J]. 曹涛,董长虹.  北京航空航天大学学报. 2012(11)
[3]基于人工免疫算法的地球-火星小推力转移轨道优化[J]. 彭坤,徐世杰,果琳丽,王平.  中国空间科学技术. 2012(05)
[4]基于高斯—伪谱法的月球定点着陆轨道快速优化设计[J]. 彭祺擘,李海阳,沈红新.  宇航学报. 2010(04)
[5]月球精确定点软着陆轨道设计及初始点选取[J]. 单永正,段广仁,张烽.  宇航学报. 2009(06)
[6]月球最优软着陆两点边值问题的数值解法[J]. 赵吉松,谷良贤,潘雷.  中国空间科学技术. 2009(04)
[7]基于广义乘子法的月球软着陆轨道快速优化设计[J]. 赵吉松,谷良贤.  科技导报. 2008(20)
[8]基于蚁群算法的月球软着陆轨迹优化[J]. 段佳佳,徐世杰,朱建丰.  宇航学报. 2008(02)
[9]基于伪光谱方法月球软着陆轨道快速优化设计[J]. 王明光,裴听国,袁建平.  中国空间科学技术. 2007(05)
[10]基于自适应模拟退火遗传算法的月球软着陆轨道优化[J]. 朱建丰,徐世杰.  航空学报. 2007(04)

博士论文
[1]基于改进Gauss伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与制导[D]. 孙勇.哈尔滨工业大学 2012

硕士论文
[1]深空探测器软着陆制导与控制方法研究[D]. 于文进.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3445507