發(fā)布時(shí)間：2020-12-16 03:48

　　制動(dòng)捕獲是火星環(huán)繞探測(cè)的關(guān)鍵動(dòng)作,如何耗費(fèi)更低的推進(jìn)劑且能夠安全、快速地實(shí)現(xiàn)捕獲是未來(lái)大型火星探測(cè)任務(wù)必須解決的問(wèn)題之一。氣動(dòng)捕獲充分利用了火星大氣的減速作用,降低了推進(jìn)劑需求,縮短了飛行時(shí)間,有望順利解決上述難題。高效、精確、魯棒性強(qiáng)的制導(dǎo)算法是實(shí)施氣動(dòng)捕獲的關(guān)鍵。本文以未來(lái)的火星取樣返回、載人登陸火星等任務(wù)為背景,面向工程應(yīng)用需求,深入研究了基于升力控制、連續(xù)阻力控制和離散阻力控制三種不同類型探測(cè)器的氣動(dòng)捕獲制導(dǎo)策略,提出了相應(yīng)的解析預(yù)測(cè)制導(dǎo)算法,并進(jìn)行仿真分析與驗(yàn)證。研究中通過(guò)適當(dāng)?shù)募僭O(shè)與近似,建立了三自由度質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)模型,用于分析探測(cè)器在氣動(dòng)捕獲過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性和解析制導(dǎo)算法推導(dǎo)。為了充分體現(xiàn)大氣密度變化對(duì)氣動(dòng)捕獲制導(dǎo)算法的影響,根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征,構(gòu)造了時(shí)變大氣密度誤差模型。通過(guò)分析升力和阻力控制模式的控制變量和捕獲走廊特征,掌握了氣動(dòng)捕獲的運(yùn)動(dòng)模態(tài)和飛行特性。在基于升力控制的氣動(dòng)捕獲制導(dǎo)算法研究中,將氣動(dòng)捕獲過(guò)程劃分為初始進(jìn)入、平衡滑翔和飛出三個(gè)階段,針對(duì)每個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)特征分別提出了相應(yīng)的制導(dǎo)策略:在初始進(jìn)入段,控制飽和現(xiàn)象嚴(yán)重,控制變量保持常值;在平衡滑翔段,通過(guò)反饋控... 

【文章來(lái)源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：119 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

剛性鈍體構(gòu)型

３）半剛性可展開(kāi)鈍體構(gòu)型??半剛性可展開(kāi)鈍體構(gòu)型在收攏狀態(tài)時(shí)與剛性鈍體構(gòu)型相似，主要區(qū)別是增加??了可展開(kāi)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)探測(cè)器阻力面積的連續(xù)可控變化。由于質(zhì)量的限制，展開(kāi)??機(jī)構(gòu)需進(jìn)行最大化減重設(shè)計(jì)，一般采用桿系結(jié)構(gòu)或充氣結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)剛度相對(duì)較差，??

圖１．４半剛性可展開(kāi)構(gòu)型??４）柔性充氣可展開(kāi)構(gòu)型??柔性充氣可展開(kāi)構(gòu)型是基于充氣展開(kāi)技術(shù)發(fā)展而來(lái)，采用輕質(zhì)高強(qiáng)柔性材料，??通過(guò)充氣展開(kāi)增大探測(cè)器阻力面積。見(jiàn)圖１．５。一般來(lái)說(shuō)，柔性充氣結(jié)構(gòu)的展開(kāi)??過(guò)程是不可逆，即展開(kāi)后無(wú)法重新收攏，只能分離或者再次展開(kāi)其它充氣結(jié)構(gòu)，??因此阻力面積的變化是離散且有限的，對(duì)制導(dǎo)和控制系統(tǒng)提出了更嚴(yán)苛的要求。??另外，氣動(dòng)減速段探測(cè)器會(huì)經(jīng)歷氣動(dòng)加熱過(guò)程，柔性材料必須能夠經(jīng)受氣動(dòng)加熱??的考驗(yàn)，這對(duì)柔性材料也是嚴(yán)峻的考驗(yàn)［１８－２１］。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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