本文關(guān)鍵詞：小行星探測(cè)器的軌道設(shè)計(jì)與控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)》 2015年

不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究

王宏  

【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)外深空探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,小行星探測(cè)也取得了一定進(jìn)展。本論文對(duì)小行星探測(cè)器下降段軌跡進(jìn)行優(yōu)化研究,實(shí)現(xiàn)燃料最優(yōu)的目標(biāo)�？紤]下降過(guò)程中第三天體引力以及不確定性,用多項(xiàng)式擬合上述優(yōu)化軌跡,并進(jìn)行跟蹤控制。具體的研究工作可歸納為以下三方面：首先,考慮小行星具有體積小、形狀不規(guī)則、弱引力場(chǎng)等特性,把小行星近似的看成三軸橢球體,并采用球諧系數(shù)法建立小行星的弱引力場(chǎng)模型；隨后鑒于探測(cè)器下降過(guò)程的空間環(huán)境特征,在固連坐標(biāo)系下建立了小天體的動(dòng)力學(xué)模型,其中考慮太陽(yáng)光壓,第三天體引力等不確定因素。其次,以燃料最優(yōu)為目標(biāo)對(duì)小行星探測(cè)器的下降軌跡進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)此連續(xù)最優(yōu)控制問(wèn)題的特點(diǎn),采用軌跡優(yōu)化方法直接法中的高斯偽譜法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行離散,轉(zhuǎn)化成受代數(shù)約束的非線性規(guī)劃問(wèn)題,并用序列二次規(guī)劃算法進(jìn)行求解。本論文在軌跡優(yōu)化的設(shè)計(jì)中考慮了太陽(yáng)光壓,分別用常推力與變推力兩種策略進(jìn)行軌跡的優(yōu)化,仿真結(jié)果表明了兩種方法均能實(shí)現(xiàn)燃料最優(yōu)的優(yōu)化目標(biāo),并且小行星能夠安全的下降。最后,針對(duì)探測(cè)器在動(dòng)力下降段的特點(diǎn),采用三次多項(xiàng)式擬合得到標(biāo)稱(chēng)軌跡,然后對(duì)此標(biāo)稱(chēng)軌跡進(jìn)行跟蹤控制。在軌跡跟蹤控制階段,將第三天體引力以及不確定性考慮在內(nèi),使其更接近實(shí)際的空間環(huán)境。由于滑模變結(jié)構(gòu)控制方法具有很強(qiáng)的魯棒性,故采用了基于指數(shù)趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)控制器來(lái)進(jìn)行對(duì)標(biāo)稱(chēng)軌跡的跟蹤,仿真結(jié)果表明此方法能夠平穩(wěn)的跟蹤下降軌跡,驗(yàn)證了該方法的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V448.2;V525
【目錄】：

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3 劉業(yè)楠;孟立飛;任瓊英;趙華;劉國(guó)青;易忠;張超;;小行星類(lèi)雅效應(yīng)探測(cè)研究[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2012年

4 馬月華;倪維斗;李廣宇;趙海斌;;自導(dǎo)航小行星空間探測(cè)[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 寶音;;小行星探測(cè)中的動(dòng)力學(xué)與優(yōu)化問(wèn)題[A];第三屆全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制青年學(xué)者研討會(huì)論文摘要集[C];2009年

6 楊劍峰;盛英華;徐博;;我國(guó)小行星探測(cè)發(fā)展趨勢(shì)研究[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2012年

7 崔平遠(yuǎn);崔祜濤;趙海濱;董光亮;邱景輝;欒恩杰;吳偉仁;田玉龍;;我國(guó)小行星探測(cè)方案設(shè)想[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 龐之浩;;世界小行星探測(cè)概覽[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第二十六屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

9 繆秉魁;林楊挺;陳宏毅;;小行星探測(cè)研究現(xiàn)狀與展望[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第14屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要專(zhuān)輯[C];2013年

10 孫克新;徐亮;方寶東;;小行星探測(cè)目標(biāo)選取探討[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上篇）[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳京;[N];大眾科技報(bào);2002年

2 李冰之;[N];新華每日電訊;2009年

3 李冰之;[N];中國(guó)航天報(bào);2009年

4 鄧鑫;[N];深圳特區(qū)報(bào);2011年

5 驄驍 劉鍇;[N];新華每日電訊;2012年

6 林蔭;[N];文匯報(bào);2012年

7 南方周末記者 黃永明;[N];南方周末;2012年

8 本報(bào)駐美國(guó)記者 陳一鳴;[N];人民日?qǐng)?bào);2013年

9 本報(bào)記者 王婷婷;[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

10 王婷婷;[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王曉彬;小行星形狀和自轉(zhuǎn)參量的觀測(cè)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）;2003年

2 趙志軍;小行星著陸裝置及其侵徹錨固的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王宏;不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2015年

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