嫦娥三號(hào)軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略畢業(yè)論文(文件)
【正文】 kmca ?? , kmca ?? kma ? ，代入公式（ 9）中，可以得到， skmV skmVBA / /?? （ 12） 可以看出近月點(diǎn)的速度為 ,與附件 1 中嫦娥三號(hào)在近月點(diǎn)處相對(duì)速度為 ，說(shuō)明求得結(jié)果比較準(zhǔn)確。 其動(dòng)力學(xué)方程如下： SPIFmrvmFrmFvvr//)2c o s)/((/s in)/( 2????????????????????? （ 13） 根據(jù)動(dòng)力下降段的起點(diǎn)位置可以 確定動(dòng)力學(xué)方程初值條件，由于起點(diǎn)處于霍曼轉(zhuǎn)移軌道（橢圓軌道）的近地點(diǎn)，故其初始條件為： )2(1000000ABBAAARRRRRvRr???????? (14) 終端條件為實(shí)現(xiàn)軟著陸，即 著陸器 x y ???F 月球 O r圖 523 月球軟著陸極坐標(biāo)系 10 00???fffvRr? （ 15） 其中終端條件中對(duì)終端極角 f? 及終端時(shí)間 tf 無(wú)約束。在這里設(shè)主發(fā)動(dòng)機(jī)的推力方向角 )(t? 可以表示成一個(gè)多項(xiàng)式的形式，即： )(t? = 2210 tt ??? ?? （ 17） 這些軌跡優(yōu)化問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為對(duì)多項(xiàng)式系數(shù) 210 , ??? 三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化，但這三個(gè)參數(shù)沒(méi)有明確的物理意義，確定初值及搜索空間比較困難，為此本文對(duì)函數(shù)逼近法作進(jìn)一步改進(jìn)。設(shè)有 8 個(gè)優(yōu)化參數(shù)，并要求第 k 個(gè)優(yōu)化參數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后 dk 位，那么可按照一元函數(shù)的情況從左到右依次構(gòu)建 ?? ?81 )1(k kd列城市，其余路徑轉(zhuǎn)移規(guī)則、信息素更新規(guī)則和局部搜索策略都與一元連續(xù)函數(shù)情況相同。 （ 3）將每只螞蟻的路徑解碼為優(yōu)化參數(shù)值，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，找出最好的前10 只螞蟻的路徑。在用蟻群算法進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中需要確定這個(gè) 8 個(gè)優(yōu)化參數(shù)的搜索范圍。 2300m 的范圍進(jìn)行拍照，獲得數(shù)字高程如圖所示 （ 相關(guān)數(shù)據(jù)文件 見(jiàn) 附件 3）， 并嫦娥三號(hào) 在月面的垂直投影位于預(yù)定著陸區(qū)域的中心位置。 ： 13 圖 525 橫向速度的變化曲線 圖 526 徑向速度的變化曲線 14 圖 527 月心距 時(shí)間變化曲線 圖 528 推力方向角變化曲線 由燃料最優(yōu)軟著路方案的仿真結(jié)果可知，以燃料最優(yōu)為性能指標(biāo)的軟著 陸軌道是一條始終進(jìn)行制動(dòng)的軌道。通過(guò)高程圖分析著陸器下落 過(guò)程中應(yīng)避免障礙物，選擇較為平坦的地區(qū)。 模型四：初始狀態(tài)誤差模型 記著陸器的實(shí)際初始狀態(tài)為 iX ，標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)為 nX ，則定義初始狀態(tài)偏差ix 為 inix X X?? （ 23） 對(duì)于主制動(dòng)段這一特定的飛行過(guò)程，這些偏差都是確定的；而針對(duì)整個(gè)月球探測(cè)任務(wù)，這些偏差就變得具有隨機(jī)性。定義待測(cè)量量 Q 為 16 ? ?TQ X Y Z U V W Z? （ 24） 其估計(jì)值記為 Q ，則傳感器誤差定義為 q Q Q?? （ 25） 那么，單個(gè)測(cè)量量的估計(jì)誤差模型可用誤差向量 q 的第 j（ j=1,2 誤差分析系統(tǒng)建立與結(jié)論分析 有前面的分析可知，觀測(cè)量的實(shí)際輸出值收到初始狀態(tài)偏差、傳感器測(cè)量誤差以及傳感器刻度因素誤差的影響，故誤差分析系統(tǒng)模擬程序的實(shí)際輸入應(yīng)包含以下幾部分：標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)向量、初始狀態(tài)偏差、傳感器測(cè)量誤差、 傳感器刻度因素誤差系數(shù)、傳感器時(shí)間常數(shù)、期望終端狀態(tài)； 誤差敏感系數(shù)矩陣求取 在誤差輸入的情況下，首先根據(jù)圖 1生成一個(gè)模擬真?zhèn)€閉環(huán)制導(dǎo)控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序，然后運(yùn)行該程序，對(duì)比程序輸出即可得到誤差敏感系數(shù)矩陣。 第三步：將第二步運(yùn)行的系統(tǒng)輸出和標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的系統(tǒng)輸出進(jìn)行比較即可確定各誤差源的影響。 終端誤差向量能用這種形式表示的假設(shè)條件是動(dòng)力學(xué)的線性化必須在標(biāo)準(zhǔn)軌跡區(qū)域內(nèi)。有前面的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)知要是 Chua‘ s 混沌系統(tǒng)保持其類隨機(jī)性，仿真步長(zhǎng)選在（ ,）較為合適，用基周期來(lái)表達(dá)即為（ 1/29940 T0， 1/5 T0）。 (3) 采用序列特征點(diǎn)圖像匹配修正的定點(diǎn)著陸導(dǎo)航方法簡(jiǎn)捷有效 , 能夠滿足避障和定點(diǎn)軟著陸高精度導(dǎo)航的需要 , 可用于月球軟著陸工程實(shí)踐 . 六、模型評(píng)價(jià)與推廣 改進(jìn) 模型的優(yōu)點(diǎn) 月球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的主要攝動(dòng)源及力模型，著陸 器繞月飛行，與地球衛(wèi)星情況類似，采用簡(jiǎn)化了的時(shí)間、單位、長(zhǎng)度表示法，使衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方程表示較為簡(jiǎn)便，且考慮比較完善。 19 3對(duì)問(wèn)題三的系統(tǒng)誤差分析模型，能較好的反映出誤差的來(lái)源和影響大小，以及等高圖能使讀者清楚著陸器是否該做水平位置，避免障礙 。 對(duì)于 問(wèn)題一 建立兩個(gè) 模型 ，模型一 主要攝動(dòng)源及力模型列方程中運(yùn)用了類比地球衛(wèi)星情形 ， 可以推廣到其它行星與衛(wèi)星之間；其次，逆推法思想在其它研究求解中也值得借鑒。 [2] 姜啟源 謝金星 葉俊，《數(shù)學(xué)建?！?，高等 教育出版社， 2020 年。 gg=double(g)。 mesh(X,Y,gg)。 [x,y]=size(gg)。C:\Users\phoenix\Desktop\A\附件 4 距月面 100m 處的數(shù)字高程圖 .tif39。模型三中十進(jìn)制蟻群算法具有良好的全局和局部搜索能力，可以應(yīng)用到其它的優(yōu)化問(wèn)題中。 任何數(shù)學(xué)模型都是建立在比較理想的條件下，而對(duì)于一些細(xì)節(jié)問(wèn)題可能沒(méi)法考慮，因此這與真實(shí)情況會(huì)有偏差，所以我們?cè)谀Ｐ透倪M(jìn)方面給出的建議：每次在建模前盡可能的考慮影響建模的主要因素，合理提出假設(shè)。 2 對(duì)問(wèn)題二的 基于蟻群算法的軟著陸軌跡
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