嫦娥三號軟著陸軌道設(shè)計與控制策略畢業(yè)論文-全文預覽
【正文】 均值高斯分布；—第j個觀測量的隨機誤差，其為一高斯白噪聲；—第j個觀測量的刻度因素隨機誤差系數(shù)，其為一高斯白噪聲。由上一目設(shè)計的制導律可以看出，需要由導航與控制傳感器測量的量主要為著陸器相對于著陸場坐標系的位置、速度和加速度。, 即當前星下點附近特征點可較少, 但目標著陸點附近特征點應較多, 以適應著陸器高度不斷下降, 導航相機所覆蓋的月面越來越小的變化趨勢。首先我們對題目附錄3和附錄4中，距2400m的數(shù)字高程圖和據(jù)月面100m的數(shù)字高程圖，我們轉(zhuǎn)化為三維高程圖和等高圖，見論文附錄2和附錄3。我們需要對附錄3和附錄4的高程圖在matlab軟件中精確分析每個區(qū)域塊是否平坦，同樣需要調(diào)整姿態(tài)發(fā)動機，達到著陸器水平運動的目的。所以確定7個推力的方向角的變化范圍為: ,i=1,2,…,7 （19）對于終端時刻，很據(jù)齊奧爾科夫斯基公式和軟著陸初始條件，可由下式估計： （20）（式中和分別表示著陸器的終端速度和初始速度，經(jīng)計算確定搜索范圍為（單位秒）：500800 (21) 十進制蟻群算法中的相關(guān)參數(shù)設(shè)置如表532所示： 55QK50num_clccCLC————num_antt1000表532 DACA算法相關(guān)參數(shù)實驗的結(jié)果分析：我們能通過仿真實驗大致得出=，= ,=；得出兩階線性方程的表達式為： = （22）可知在主減速階段：運動的軌跡方程大致用式（22）表示，運動軌跡大致為拋物線；在快速調(diào)整段的主要是調(diào)整探測器姿態(tài)，需要從距離月面3km到 ，這需要調(diào)節(jié)四周的姿態(tài)發(fā)動機使主減速發(fā)動機的推力豎直向下，之后進入粗避障階段；，其主要是要求避開大的隕石坑，實現(xiàn)在設(shè)計著陸點上方100m處懸停，同樣需要調(diào)整姿態(tài)發(fā)動機，并初步確定落月地點。（4）判斷是否滿足終止條件，不滿足則重復（1）至（3）步過程；滿足則結(jié)束計算輸出結(jié)果。（2）根據(jù)式（14）計算每只螞蟻的轉(zhuǎn)移概率，然后依據(jù)賭輪原則為每只螞蟻選擇下一個路徑城市。那么利用者7個節(jié)點的推力方向角及對應時刻對式（17）進行擬合，可以求得多項式的系數(shù)（i=0,1,2），進而得到整個著陸軌跡的推力方向角曲線。每個節(jié)點的時刻可以由下式得到：ti=t0+i（tft0）/n， （i=0,1，優(yōu)化的性能指標為在滿足上述初始條件和終端條件的前提下，使得著陸過程中消耗燃料最少，即 （16）對此類蟻群算法的求解較為復雜，首先介紹以下求解的理論知識： 本文也采用直接法進行軌跡優(yōu)化，由于優(yōu)化變量的搜索空間是一個泛函空間，無法直接應用優(yōu)化算法，因此首先要將這個軌跡優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化參數(shù)優(yōu)化問題。 對問題二模型的建立與求解：基于蟻群算法的軟著陸軌跡優(yōu)化模型 基于模型三的假設(shè)和分析，從15km左右的軌道高度軟著陸到月球表面的時間比較短，一般在幾百秒的范圍內(nèi)，可以假設(shè)如月球引力非球項、日月引力攝動等影響因素均可以忽略，所以這一過程可以二體模型下描述。 =（0 0 0 0 0 1） ,。和分別為 （4）Oi著陸器軌道白道黃道月球赤道xNIJ圖522 月心平赤道坐標系：對簡化的橢圓軌道模型數(shù)學表達式的理論推導設(shè)：嫦娥三號著陸器的質(zhì)量為m，月球的質(zhì)量為M，軌道半長軸為a，軌道半短軸為b，月球中心到橢圓中心點的距離為c，A和B點分別為橢圓運動的近月點和遠月點，相對應的速度分別為和，相對應的半徑分別為和。 問題一模型的建立與求解：月球衛(wèi)星運動的主要攝動源及力模型的建立據(jù)查閱資料，我們把平均高度h=100300km的月球衛(wèi)星定為低軌。又由于在測量數(shù)據(jù)中，慣性導航系統(tǒng)的初始速度誤差是造成軟著陸避障和精確定點軟著陸的主要誤差源, 它會造成位置誤差隨時間的累積而不斷變大. 我們通過建立誤差分析系統(tǒng)和誤差敏感系數(shù)矩陣分別分析問題（2）中設(shè)計的著陸軌道和最優(yōu)控制策略。由于月球表面附近沒有大氣，所以在飛行器的動力學模型中沒有大氣阻力項。3. 對于問題2中我們設(shè)計的著陸軌道和控制策略，結(jié)合附件3和附件4的高程圖，做相應的誤差分析和敏感性分析。嫦娥三號在高速飛行的情況下，要保證準確地在月球預定
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