本文關(guān)鍵詞：小行星探測(cè)器動(dòng)力下降段的控制方法研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,深空探測(cè)已成為世界各個(gè)國(guó)家的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域,其中小行星探測(cè)是深空探測(cè)領(lǐng)域最為復(fù)雜的任務(wù)之一。本論文結(jié)合"973"項(xiàng)目的子課題四,對(duì)不規(guī)則弱引力場(chǎng)中的探測(cè)器運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分析,深入研究了探測(cè)器軟著陸小行星動(dòng)力下降段跟蹤控制問(wèn)題,研究?jī)?nèi)容如下：1.對(duì)小行星探測(cè)器所處空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)環(huán)境進(jìn)行了分析。由于目標(biāo)小行星體積微小且不規(guī)則,從而導(dǎo)致探測(cè)器所處的環(huán)境具有十分復(fù)雜的特性。針對(duì)這樣的特殊性,采取二階球諧系數(shù)展開(kāi)方法表示弱引力勢(shì)能以建立小行星引力場(chǎng)模型；然后,本文通過(guò)對(duì)探測(cè)器本身動(dòng)力學(xué)特性的分析,建立了一種基于著陸點(diǎn)坐標(biāo)系的探測(cè)器動(dòng)力學(xué)模型。2.為了實(shí)現(xiàn)小行星探測(cè)器的軟著陸,事先在三軸方向上利用三次多項(xiàng)式分別規(guī)劃運(yùn)動(dòng)的標(biāo)稱(chēng)軌跡�？紤]到系統(tǒng)本身是一個(gè)多變量強(qiáng)耦合非線性系統(tǒng),因此本文設(shè)計(jì)PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器對(duì)其進(jìn)行控制。仿真結(jié)果表明,探測(cè)器在三個(gè)軸線方向上能快速無(wú)誤差地跟蹤上各自的標(biāo)稱(chēng)軌跡,從而驗(yàn)證了PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制策略對(duì)探測(cè)器三軸方向運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行控制的方法是可行的,并且控制效果也很理想。3.由于第二部分所建立的模型中存在較大的未知建模項(xiàng)和外界攝動(dòng),因此該模型需要控制算法具有較強(qiáng)的魯棒性。針對(duì)此要求,本文提出了一種基于比例積分(PI)觀測(cè)器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法,在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系下推導(dǎo)了探測(cè)器的動(dòng)力學(xué)方程,并提前規(guī)劃三軸方向上的標(biāo)稱(chēng)軌跡使其滿足約束條件。采用LMI(線性矩陣不等式)技術(shù)設(shè)計(jì)比例積分觀測(cè)器,對(duì)未知故障進(jìn)行積分估計(jì)并將其引入到控制律中,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)外界干擾和內(nèi)部不確定性的補(bǔ)償。最后,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)小行星探測(cè)器的雙零控制從而保證了探測(cè)器安全軟著陸。
【關(guān)鍵詞】：小行星 軟著陸 軌跡規(guī)劃 雙零控制
【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
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-14
• 1.1 課題研究的技術(shù)背景及意義6-7
• 1.2 課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論7-9
• 1.2.1 導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制7
• 1.2.2 軌道控制7-8
• 1.2.3 航天器動(dòng)力學(xué)理論及其著陸過(guò)程8-9
• 1.3 有關(guān)不規(guī)則小行星探測(cè)的研究綜述9-12
• 1.3.1 不規(guī)則小行星研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.2 小行星著陸過(guò)程中制導(dǎo)控制算法綜述11-12
• 1.4 論文章節(jié)主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 小行星著陸段動(dòng)力學(xué)建模與分析14-23
• 2.1 小行星軟著陸過(guò)程及軌道動(dòng)力學(xué)行為分析14-16
• 2.1.1 小行星軟著陸過(guò)程分析14-15
• 2.1.2 小行星軌道動(dòng)力學(xué)行為分析15-16
• 2.2 小行星引力場(chǎng)建模16-20
• 2.2.1 引力場(chǎng)建模方法16-18
• 2.2.2 引力勢(shì)函數(shù)計(jì)算18-20
• 2.3 探測(cè)器動(dòng)力學(xué)建模20-22
• 2.3.1 坐標(biāo)系的定義20
• 2.3.2 小行星探測(cè)器運(yùn)行軌道動(dòng)力學(xué)建模分析20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 一種基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小行星探測(cè)器下降段控制方案23-33
• 3.1 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)23-27
• 3.1.1 單變量神經(jīng)元系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)23-25
• 3.1.2 多變量PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其在線更新算法25-27
• 3.2 標(biāo)稱(chēng)軌跡規(guī)劃27-29
• 3.2.1 制導(dǎo)方法研究27-28
• 3.2.2 多項(xiàng)式制導(dǎo)律設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 仿真研究與結(jié)果分析29-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于PI觀測(cè)器的小行星探測(cè)器下降段神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制33-42
• 4.1 PI觀測(cè)器的設(shè)計(jì)33-35
• 4.2 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及算法35-38
• 4.3 仿真結(jié)果及其分析38-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 總結(jié)42-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-49
• 作者簡(jiǎn)介49
• 攻讀碩士研究成果49-50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：717060