小行星探测器着陆制导与控制

发布时间：2023-03-25 04:20

　　进入21世纪以来,各个国家各个组织纷纷表现出对深空探测领域的浓厚兴趣,对小行星和彗星的探测是深空探测领域的焦点,美国、欧洲、日本和中国相继对小行星进行了探测,从最开始的飞越、绕轨探测到后续的下降着陆、采样返回,小行星探测技术在当下社会中已经取得了极其不错的进展,大力开展小行星探测任务,不仅可以向国际展示一个国家的综合实力,它还可以可以突出一个国家的技术水平和航空航天领域的硬实力。本篇论文将爱神星(Eros 433)作为仿真对象,针对小天体探测器在着陆过程中的制导与控制问题进行探讨。并在基于模型的系统状态方程下,考虑任务约束条件针对性的设计了制导控制律。首先,对小行星的引力场建模进行分析,基于球谐级数法推导了小行星固连坐标系下的三轴引力加速度解析表达式,并分析了爱神星(Eros 433)引力场建模的误差、太阳光压干扰、第三体引力摄动等扰动项的量级大小。推导了小行星固连坐标系下的动力学方程,为下文制导控制律的设计提供了系统模型。其次,基于多滑模制导控制方法对探测器下降段设计了制导控制律,并基于Eros 433小行星进行了仿真验证,然后考虑系统状态的初始误差、外界环境参数的不确定性进行了20...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外小天体探测研究现状
        1.2.2 国外探测器着陆制导方法研究现状
    1.3 探测小行星过程与制导控制方法研究
        1.3.1 探测器探测小行星过程介绍
        1.3.2 小行星下降着陆段制导控制方法研究
    1.4 本文主要研究内容及章节安排
第2章 小行星探测器着陆段动力学建模
    2.1 引言
    2.2 几种常用坐标系介绍
    2.3 探测器着陆段建模分析
        2.3.1 小行星引力场建模
        2.3.2 扰动模型分析
        2.3.3 小行星探测器动力学建模
    2.4 本章小结
第3章 基于多滑模控制的着陆制导控制律设计
    3.1 引言
    3.2 多滑模制导控制律设计
        3.2.1 多滑模控制方法介绍
        3.2.2 着陆段多滑模制导律设计
        3.2.3 数值仿真及分析
    3.3 基于十进制蚁群算法的参数优化
        3.3.1 蚁群算法原理介绍
        3.3.2 基于燃料消耗的探测器动力学模型
        3.3.3 十进制蚁群算法
        3.3.4 仿真验证与分析
    3.4 本章小结
第4章 基于标称轨道制导的制导控制律设计
    4.1 引言
    4.2 标称轨道设计
        4.2.1 多项式标称轨道规划
        4.2.2 数值仿真与分析
    4.3 自抗扰控制(ADRC)方法
        4.3.1 扩张状态观测器设计
        4.3.2 非线性状态误差反馈控制律
        4.3.3 动态补偿线性化
        4.3.4 仿真分析与验证
    4.4 基于滑模变结构控制的控制律
        4.4.1 滑模控制律设计
        4.4.2 仿真验证与分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3770524