形状不规则小行星能量最优软着陆路径与控制策略研究

发布时间：2021-11-05 12:16

　　随着航天技术的发展,人类深空探测活动的目标已由月球、太阳系的其他七大行星等,进一步扩大至包括小行星在内的众多小型天体。小行星可能为人类提供大量地球稀缺资源,同时,对小行星的探索还具有重要的科学意义。由于小行星的形状往往很不规则,其引力场分布也因此十分复杂,这给航天器软着陆于小行星带来了不少困难。当前的研究存在过度简化引力场模型、计算效率低、开环控制策略鲁棒性较差等不足,导致相应航天器轨道机动策略不适于实际应用。针对以上问题,本文提出一种分段线性轨道机动策略,对航天器软着陆于小行星这一问题进行了研究。本文首先将小行星周围的空间划分为多个网格区域,在每个网格内,对小行星引力场进行线性拟合,从而将非线性的小行星引力场转化为分段线性的小行星引力场;其次,非线性能量最优轨道机动策略问题被转化为分段线性能量最优轨道机动策略问题;最后,基于Pontryagin最小值原理,本文提出了求解对应分段线性问题的方法。利用所提出的分段线性轨道机动策略,本文针对小行星Eros 433设计仿真算例,检验所提出策略的有效性和鲁棒性。仿真结果表明,忽略第三方摄动,且航天器运动状态观测准确时,所设计的分段线性轨道机动策... 

【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】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多面体模型示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文y x ( A EC)( y x )（33-20）的解为0( )( )0 0e ( ) t t A ECy x y x取适当的 E ，使得 ( A EC) 的所有特征值都具有负实部，则有0( )( )0 0lim lim e ( )t tt t → → A ECy x y x0明，随着测量时间 t 增加，观测系统的状态量 y逐渐收敛于真实状态，当 t 足够大时，可以取 为状态量 的观测值。

- 31 -(b) 分段线性引力场模型图 4-5 轨道机动策略计算与验证流程图对于分段线性引力场模型，轨道机动策略计算与仿真流程如图 4-5(b)所示。在航天器接触 Eros 433 表面以前，每次进入新的单元 Ei，都根据 3.2 节中的方法求解 内的轨道机动策略*( )iu t，然后将多面体模型计算的 F ( r )和代入式（2-31）中积分，计算得到 X(t)，直到航天器到达 Eros 433 表面，完成软着陆过程仿真。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3477783