基于最少燃耗的飞行器着陆避障控制策略

针对登月飞行器着陆粗避障和精避障阶段的策略控制问题,本文基于软着陆动力学思想,通过计算机仿真及模拟退火算法求解了避障段的最优燃料消耗控制策略.以嫦娥三号登月为算例,粗避障时,首先将距月面2400 m数字高程图划分为100 m×100 m的子区域块,并将标准化后的最高海拔、最低海拔、最小坡度角作为指标,评价各子区域着陆安全度,进而利用柯西隶属函数对各安全度定量评价,绘出安全度灰度图;然后将考虑燃料消耗作为优化的目标函数建立非线性规划模型,采用模拟退火算法寻找最佳的落月位置,并仿真绘出该阶段的下落轨迹,求得嫦娥三号粗避障用时25.7 s,耗油63.86 kg.在粗避障操作基础上,通过各发动机的脉冲组合调整使嫦娥三号水平飞行至最佳落月地点上方,可实现精避障段的最优控制策略.