定常推力登月飞行器最优软着陆轨道研究

完成了推力幅值恒定的登月飞行器最优软着陆轨道的研究。建立了用于描述软着陆轨道任务的完整系统模型。通过将参数化方法和序列二次规划(SQP)方法应用于归一化处理后的模型,得到了飞行时间最优的轨道。

嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略

通过研究嫦娥三号在近月点、远月点以及着陆过程中的运动情况和燃料消耗情况,建立嫦娥三号软着陆轨道设计和控制的最优策略模型。将嫦娥三号整个运行轨道及月球投影到月球表面近月点方向的一个平面上,以月球零度经线和零度纬线的投影建立坐标轴,将嫦娥三号在近月点的运动看作匀速圆周运动,求解出近月点和远月点的位置。以燃料消耗作为目标变量,求解最省燃料时发动机产生的最佳推动力。

登月飞行器软着陆轨道的遗传算法优化

为了完成对月球土壤的取样等科学任务,必须确保某些有效载荷安全降落在月球表面。该文完成了将遗传算法应用于推力幅值恒定的登月飞行器软着陆轨道的优化研究。通过将求解最优控制的参数化方法和浮点数编码的遗传算法(FGA)优化方法结合,并应用于归一化的二体模型,得到了燃料最优的软着陆轨道。仿真结果表明,利用遗传算法进行登月飞行器软着陆轨道优化研究无初值敏感问题,并可搜索到全局最优的轨道。

嫦娥三号软着陆燃料控制优化策略

本文针对嫦娥三号软着陆最优控制策略的制定等问题,根据动量守恒定理,构建了齐奥尔科夫斯基模型、相对误差模型,得到了嫦娥三号软着陆轨道各个阶段具体的运动状态和燃料消耗。从运动状态和燃料消耗角度,探究了嫦娥三号在6个阶段的最优控制策略。最后对嫦娥三号进入着陆轨道瞬时速度偏角及比冲进行了灵敏度分析及误差分析。本文的特色在于建立了齐奥尔科夫斯基方程,从整体上考虑飞行器的速度变化,从而避免了分析复杂的方向变换,大大提高了结果的准确性和科学性。

嫦娥三号软着陆控制研究

嫦娥三号于2013年12月2日成功发射,在预定着陆区虹湾区实现我国首次月球的软着陆。在受力、地形等因素的影响下,对嫦娥三号的软着陆轨迹进行控制研究,在主减速阶段和避障阶段建立了月心坐标系和月面坐标系,利用角动量守恒和机械能守恒确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置以及速度。以燃料消耗最少为目标函数,在初、末条件的约束下,分析探测器受力,实现主减速的控制。以燃料消耗最少和着陆位置的平整度为指标控制嫦娥三号避障阶段的状态、路径。

登月软着陆的部分阶段最优控制策略

针对嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略,使用了仿真计算、螺旋搜索等方法,建立了经纬度求解、速度求解、粗避障和精避障段的优化控制等模型,并利用MATALB等软件对模型进行求解,得到了近地点近月点速度为1.678×103 m/s,高度为14.8km,远月点速度为1.604×103 m/s等结论.通过对着陆准备阶段、粗避障段、精避障段及缓速下降段分段研究,得到一个简单合理的优化控制模型.在对数字高程图的图像处理中,引入坡度的概念,对所得坡度图网格化处理,全面而有效.

试论嫦娥三号着陆轨道控制与设计

本文研究了嫦娥三号月球探摘测器从近月点到月球表面的软着要陆阶段的运行轨道。结合嫦娥三号的相关数据,基于牛顿第二定律写动力学的微分方程先求得近月点位置,再针对从近月点到月球表面的软着陆阶段设计出了基于燃料消耗的最优控制下的软着陆轨道。