大學生數(shù)學建模競賽b題獲獎論文-嫦娥三號軟著陸軌道設計與控制策略(文件)
【正文】 北京：中國科學技術出版社， 20xx. 152154 17 附錄 一：運用 Matlab 編寫的圖像二值化處理源程序 clear all。)。原始圖像的直方圖 39。) 18 附錄二：運用 Matlab 編寫的圖像分割與統(tǒng)計源程序 clear all。 %figure,imshow(a) %將圖像二值化 %I=a。 imshow(BW) title(39。 [m,n]=size(a)。%%每一個像素的分布概率 count for i=1:L if count(i)~=0 st=i1。 end end nd f=count(st+1:nd+1)。 Pth=sum(count(1:Th+1))。 end position=find(E==(max(E)))。 level = graythresh(a)。熵最大法分割圖像 39。 figure fna2=~fna1。 %fen=fna2(1:divd,divd*1+1:divd*(1+1))。 k=0。 for i=1:142 for j=1:142 20 if fen(i,j)==0 k=k+1。 k=0。 imshow(fen)。 ci=ci+1。 tongji1(hang+1,lie+1)=k。 tongji2=zeros(7,7)。 figure。 imshow(fna2)。 fna1=(BW+lst)。 figure %subplot(232)。 else a(i,j)=0。 end %%%第二類的平均相對熵為 for i=Th+1:L1 19 av2=av2count(i+1)/(1Pth)*log(count(i+1)/(1Pth)+)。 for Th=st:nd1 %%%設定初始分割閾值為 Th av1=0。 end end st for i=L:1:1 if count(i)~=0 nd=i1。 L=256。) a=I。 BW = im2bw(I,level)。39。 figure imshow(BW) title(39。原始圖像 39。 I = imread(39。 [3] 王鵬基，張熇，曲廣吉 . 月球軟著陸飛行動力學和制導控制建模與仿真 . 20xx,39(3):521527。 模型五在平面月球二維模型的基礎上進行簡化，設計了一維垂直動力學模型，并提出了 緩速下降階段 控制方案的設計。 16 六、模型評價 模型一 通過計算最小速度增量確定了初始點的位置，該計算方法簡單，易于工程化，適用于變推力火箭發(fā)動機在月球上實現(xiàn)定點軟著陸的任務，但不能具體求解出初始點的位置參數(shù)，只能求得初始點和著陸點的相對位置。 一維垂直下降過程如圖 10 所示： 圖 10 一維垂直下降過程示意圖 方案設計以及方案的誤差分析和靈敏度分析 緩速下降和自由落體階段，著陸器依次經(jīng)過懸停、勻加速、勻減速和關機降落幾個過程。 模型五：一維垂直動力學模型 首先 將月球視為平面建立與月球平面直角坐標系，如圖 9 所示 : 圖 9 月球平面直角坐標系 圖 中 ，原點 O 為下降軌道上制動發(fā)動機點火在月球表面上的陰影， 00yx 為下降軌道參考系縱向平面，著陸器的下降軌跡位于此平面內。探測器依靠自身攜帶的地形識別系統(tǒng)和測距測速敏感器，對降落過程實時制導。再設置閾值為 %，則區(qū)域 2,3,4,9,21 符合要求。因此，距月面 2400m 時將區(qū)域 11 作為首選著陸點，區(qū)域 5和區(qū)域 17 為備選著陸區(qū)；距月面 100 m時將區(qū)域 9 作為首選著陸點，區(qū)域 15 為備選著陸區(qū)。 假設探測器著陸區(qū)域為一正方形，首先將檢測到的數(shù)字高程圖的灰度圖像進行分割，分割的每塊大小為探測器著陸時所需面積的值。當搜索 完整個區(qū)域后將所有滿足條件的區(qū)域作為備選著陸區(qū)，計算這個區(qū)域與預定著陸點的距離，將距離最近的一個區(qū)域作為第一著陸區(qū)，其它作為備份，當?shù)谝恢憛^(qū)不再安全時，選擇備選區(qū)實施著陸。 模型四：基于螺旋搜索的著陸點選擇方法 首先 ，確定著陸區(qū)域面積大小。 利用 最大類間方差法對距離月面 2400m和 100m 處的數(shù)字高程圖進行故障檢測，檢測結果如圖 4 和圖 5 所示 (源程序見附錄一和附錄二 )。閾值分割法的實質是按照某個準則函數(shù)求最佳閾值的過程。為了避開障礙物，本文采用了一種基于最大類間方差法 [4]的故障檢測方法 ，該方法可以自動地確定合理的閾值，對圖像進行分割，對故障進行檢測，避免了人工選擇閾值的弊端，實現(xiàn)了自適應的故障檢測。 圖 2 變推力下的著陸位置誤差分布情況 由圖 2 可以看出， 著陸誤差分布在 1km范圍內。其中，測量誤差包括地面測軌誤差、慣性裝置測量誤差、多普勒測速雷達誤 差和推力誤差。本文也采用這樣的方法，具體計算見 文獻 [2]。 分別用 u， v， w 表示著陸器下降速度在坐標系 Z000YOX三軸上的分量，于是有：w=r? ， u=r?? ， v=r?? sin? 。原點 O 位于著陸器質心， Xb軸在制動推力矢量延長線上，延推力方向為正， Yb， Zb軸分別根據(jù)著陸器上儀器設備的安裝而定，并與 Xb軸構成直角坐標系。原點 O 位于月球中心， Xr軸位于環(huán)月軌道平面內且指向前進方向， Zr軸由月心指向初始著陸點， Yr軸與 Xr， Zr構成直角坐標系。 方案一： 主減速段和快速調整段的控制方案 設計 方案說明 由于在主減速和快速調整段中，著陸器距離月面相對較高且著陸器走過的月面距離較長，將月球視為平面建立模型會帶來較大的偏差。 5)精避障段：距月面高度從約 100m 到約 30m，根據(jù)選擇的安全著陸點，著陸器 6 下降到著陸點上方 30m處，水平速度接近于 0 m/s。 2)主減速段：距參考月面高度從 15 到約 3km。 遠月點在近月點與月心的連線上，且遠月點高度為 100 km，即確定了遠月點的位置。, 02 ?? ???? ?????? ????????????? bmamba abmmbmmbmambammamm vvtt ttvvvvttvv 以上計算過程中，初始狀態(tài)和著陸點的位置和速度分別為： ,0,0,1752 00000 ????? zx vvzykmx ?? s i n,c o s,/1 7 0 0 110 LLy RyRxsmv ??? ， 0,0 1111 ???? zyx vvvz 。令時當 67, ,。, 02 ?????? ????????????? abaaba abamabamabaabaamaaam vv vvvvvv 5） 計算 。 4） 當 aav? ? abv? 時，令 為小數(shù)。 2） 計算著陸位置 ?a? )( 022 ??? ?? 。著陸點位置的表示如下：
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