月球精确定点软着陆轨道设计及初始点选取

研究了一种应用参数化控制求解月球探测器精确定点软着陆最优控制问题的方法。首先用约束变换技术将不等式约束进行了近似处理,而后利用若干个分段的常数去逼近最优解,再根据强化技术通过时间轴上的变换,将每一段参数的持续时间转变为一组新的参数,于是最优控制问题被转化为一系列参数优化问题。最后应用经典的参数优化方法即可求得最优控制函数的一个近似解,通过增加参数个数,重复优化得到逼近连续最优解的参数化解。同时在优化过程中考虑了制动初始点的选取对结果的影响。仿真结果表明了所提设计方法是简单、有效的。

月面定点软着陆次优制导控制一体化设计

针对月面定点软着陆制导系统和控制系统分开设计带来的精度欠佳问题,提出了一种基于改进的ZEM/ZEV(zero-effort-miss/zero-effort-velocity)方法与反步控制方法的次优制导控制一体化设计方法。首先,对传统的ZEM/ZEV方法进行必要的改进,使其能够满足飞行安全的需要和飞行末端对于加速度的约束;其次,将反步法与改进后的ZEM/ZEV方法相结合,设计定点软着陆制导控制一体化系统;最后,对整个系统的稳定性进行了分析。标称仿真及蒙特卡洛分析结果表明,本文所提出的方法具有更好的鲁棒性、更高的制导控制精度。

基于SIM仿真平台的载人登月软着陆任务研究

为确保环月空间站各项探月任务的协调开展,依据载人登月总体论证任务的特点,研制了具有分布式仿真特性的全数字载人登月任务仿真平台(SIM)。针对月面着陆问题,在SIM仿真平台上,以软着陆3自由度动力学模型作为飞行任务仿真单元,变网格Radau伪谱法作为任务规划单元的核心算法,同时考察着陆过程中的推力、过载以及应急条件等多种约束,对月面着陆器与上升飞行器组合体进行了载人登月软着陆任务仿真分析,结果验证了SIM仿真平台的可扩展性,同时验证了基于变网格Radau伪谱法规划法的有效性。

垂直返回运载火箭制导技术研究与展望

本文结合运载火箭垂直返回段的特殊任务需求,梳理了垂直返回制导控制系统设计中的技术难点,并指出同时具备轨迹规划与制导控制功能的规划制导是一条可行的技术路线,提出了一个垂直返回控制系统方案,分析了惯性调姿段、动力减速段、气动减速段和动力软着陆段4个阶段制导技术的特点、难点及相应的制导方法。最后,结合技术研究、工程应用关注的重点,展望了垂直返回运载火箭规划制导关键技术。