【正文】 Ttrx2+ry2rh163。233。v234。235。235。233。234。a控制約束：由文獻(xiàn)[10]可知，控制約束(4)可等效表示為u163。0（12）其中233。0010000235。7,B206。e(Dts)AcBcds=242。233。233。234。234。234。234。F=234。 Y=234。234。234。234。234。234。7(n+1)180。0234。1234。2234。M234。233。234。0234。ABB00A+AB+BM234。234。4(n+1)b+dinTiTi（k=1,L，n）n*pp其中x206。R，二階錐約束參數(shù)維數(shù)n(Ai,bi,ci,di)由相應(yīng)約束確定則式(17)～式(23)可最終轉(zhuǎn)換為如下最優(yōu)化問題： 指標(biāo)函數(shù)：min(vpp)滿足：初值約束:MxΨ0p+Mx(Ψ0y0)+A0g4r0末值約束:MxΨ0p+Mx(Ψ0y0)+A0g4控制約束:Murkp163。0T1vr)p+1vTz(Φky0+Akg4)+z0,z179。二階錐優(yōu)化問題可以通過大量免費的優(yōu)化工具求解，如 CSDP、DSDP、OpenOpt、SeDuMi、SDPA、SDPLR等。此外，通過利用如 TOMLAB 等商業(yè)最優(yōu)控制軟件進(jìn)行復(fù)核計算，也驗證了此計算結(jié)果的燃料最優(yōu)性能。圖 2 各種不同初始速度對應(yīng)的火星著陸器動力下降段燃料最優(yōu)軌跡簇1)對任意探測器初始位置，特定初始速度對應(yīng)的燃料最優(yōu)著陸軌跡在末端必然收斂到一個固定的近似圓錐體內(nèi)。上述結(jié)論對上注探測器關(guān)鍵點的選取有著較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，比如基于最優(yōu)軌線的斜率對路徑點合并、基于最優(yōu)軌線簇的對稱性對上注軌線進(jìn)行等效延伸、或者嘗試僅將 S 型和 C 型的轉(zhuǎn)折點作為路徑點等，這樣可以大大降低探測器自主存儲與計算需求，進(jìn)而有效提升任務(wù)的可靠性。重力轉(zhuǎn)彎過程中，探測器的高度、速度和姿態(tài)角度可由雷達(dá)高度表、多普勒雷達(dá)及慣性儀表測得。根據(jù)pontryagin極大值原理，系統(tǒng)的哈密頓函數(shù)及其對u的偏導(dǎo)數(shù)為使哈密頓函數(shù)（5）式達(dá)到極大地控制輸入u就是最優(yōu)控制，科表示為。又由（9）式可得T（t）=0，4）根據(jù)極大值原理，系統(tǒng)的狀態(tài)變量和共軛變量都是時間的連續(xù)可微函數(shù)，將切換函數(shù)對時間求導(dǎo)，利用（2），（6）式和性質(zhì)2）得 軟著陸最優(yōu)控制中奇異條件的分析對于月球重力轉(zhuǎn)彎軟著陸問題，最優(yōu)制導(dǎo)律具有兩個很好的性質(zhì)。用反證法，假設(shè)存在奇異條件，則在某個閉區(qū)間設(shè)，并由（5）式得。3），與反證假設(shè)矛又因為因此有成立，這與此時（10）式在上根據(jù)定理一，重力轉(zhuǎn)彎軟著陸的最優(yōu)制導(dǎo)律是一種開關(guān)（BangBang）控制，只須控制發(fā)動機(jī)開關(guān)，不需要調(diào)節(jié)推力的大小。軟著陸系統(tǒng)（2）在最優(yōu)推力控制程序（7）的作用下，按最后軌跡降落。對于最優(yōu)推力控制程序（7），其切換函數(shù)中含有共軛變量，它是一個關(guān)于狀態(tài)變量的穩(wěn)式表達(dá)式。設(shè)開機(jī)時刻為到發(fā)動機(jī)工作時間為式，在區(qū)間內(nèi)積分，并考慮將（11）式中的對數(shù)按泰勒展開，忽略并令消掉T得到切換函數(shù)為由切換函數(shù)（12）式可以看出，速度、位置的誤差和制動發(fā)動機(jī)推動的將直接影響著陸的效果。為實現(xiàn)著陸的最優(yōu)性，減速度取為其中T如（12）式中所示，m0為探測器的初始質(zhì)量。f182。從而得到線性化方程dy=S182。xi若自變量dx1LLdxn是隨機(jī)變量，則線性化方程的函數(shù)dy的協(xié)方差矩陣為：EdYdYT=EPdXdXTPT=PEdXdXTPT(6)即 ()()()Cy=PCXPT(7)式中Cx是自變量的協(xié)方差矩陣；Cy是函數(shù)dY的協(xié)方差矩陣。計算向月飛行軌道誤差的協(xié)方差迭代方程考慮到軌道參數(shù)的誤差之相對于軌道參數(shù)的標(biāo)稱值是小量，因此可以將軌道運(yùn)動方程進(jìn)行線性化，從而得到能夠反映軌道參數(shù)偏差量的傳播關(guān)系的誤差方程。Drv239。=vDr239。為地球引力常數(shù)。230。Dr246。247。Dv247。Dv247。248。v182。230。231。231。232。g182。3r247。r248。246。182。3247。232。182。182。182。249。=r234。3247。231。rr182。z232。234。232。rx2rxry230。247。ryrxry231。rzrxrzry232。247。248。234。r3r234。r5v234。r5235。rzryr5210000ryu197。1000X(Dt)=eFDtX(0)（17）式中(FDt)2(FDt)3(FDt)4(FDt)ne=I+FDt++++L+2!3!4!n!（18）iNDt=229。F231。（19）i=0232。其 中 ： 位 置 誤 差 ：Dr=Drx,Dry,Drz,Drx,Dry,Drz分別為在地心慣性坐標(biāo)系中 X 軸、Y 軸、Z 軸的分量。圖 1 和圖 2 給出了在算例三中探測器從近地軌道入軌點開始至進(jìn)入月球軌道為止軌道位置的相應(yīng)的軌道位置和速度總誤差（3σ）的時間歷程。 誤差模型建立 初始狀態(tài)誤差模型記著陸器的實際初始狀態(tài)為Xi，標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)為Xn,則定義初始狀態(tài)偏差xi為xi=XiXn(7)對于主制動段這一特定的飛行過程，這些偏差都是確定的；而針對整個月球探測任務(wù)，這些偏差就變得具有隨機(jī)性。定義待測量量Q為Q=[X其估計值記為Q，則傳感器誤差定義為 217。~qjbsqjn(st)()()()qt=q+Qt+qt+Qj(t)(9)jjbcjncj100100~~~~~針對主制動這一特定操作階段，上述四部分誤差具有如下特性：qjbc—第 j 個觀測量的測量誤差，恒為常值，其分布服從零均值高斯分布； qjbs—第 j 個觀測量的刻度因素誤差系數(shù)，恒為常值，其分布服從零均值高斯分布； qjnc—第 j 個觀測量的隨機(jī)誤差，其為一高斯白噪聲；qjns—第 j 個觀測量的刻度因素隨機(jī)誤差系數(shù)，其為一高斯白噪聲。由前面的分析可知，觀測量的實際輸出值受到初始狀態(tài)偏差、傳感器測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)模擬程序的實際輸入應(yīng)包含以下幾部分(以 X通道為例)：X=X+xi+xbc+217。由誤差分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可以看出，其輸入量主要包括：標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)向量、初始狀態(tài)偏差、傳感器測量誤差、傳感器刻度因素誤差系數(shù)、傳感器時間常數(shù)、期望終端狀態(tài)；輸出量為加入誤差前后的仿真終端狀態(tài)向量。第二步： 將其中一個傳感器誤差設(shè)置為非零輸入或者設(shè)置一個非標(biāo)準(zhǔn)初始狀態(tài)，然后進(jìn)行一系列運(yùn)行。由參考文獻(xiàn)[6]可知，其相互關(guān)系可表示為vv~~pf=S1pi+S2qbc+S3qbs（11）其中，SS2和S3分別表示相對于pi、qbc和qbs的誤差敏感系數(shù)矩陣。152v~~運(yùn)用上述方法得到的敏感系數(shù)矩陣給出如下：180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。180。10由于數(shù)值仿真的起始點選為(1，0，1)，靠近平衡點(，0，)，仿真實驗中混沌系統(tǒng)的基頻w0=，基周期為為T0=2pw0=。1992載在中國創(chuàng)辦，自從創(chuàng)辦以來，得到了教育部高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)協(xié)會的得力支持和關(guān)心，呈現(xiàn)出迅速的發(fā)展發(fā)展勢頭，就2003年來說，報名階段須然受到“非典”影響，但是全國30個?。ㄊ?、自治區(qū)）及香港的637所院校就有5406隊參賽，在職業(yè)技術(shù)學(xué)院增加更快，參賽高校由2002年的1067所上升到了2003年的1410所。顧名思義，modelling一詞在英文中有“塑造藝術(shù)”的意思，從而可以理解從不同的側(cè)面，角度去考察問題就會有不盡的數(shù)學(xué)模型，從而數(shù)學(xué)建模 的創(chuàng)造又帶有一定的藝術(shù)的特點。參賽者應(yīng)根據(jù)題目要求，完成一篇包括模型假設(shè)、建立和求解、計算方法的設(shè)計和計算機(jī)實現(xiàn)、結(jié)果的分析和檢驗、模型的改進(jìn)等方面的論文（即答卷）。注意要盡量采用簡單的數(shù)學(xué)工具。模型的分類按模型的應(yīng)用領(lǐng)域分類： 生物數(shù)學(xué)模型、醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)模型、地質(zhì)數(shù)學(xué)模型、數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型、數(shù)學(xué)社會學(xué)模型按是否考慮隨機(jī)因素分類 ：確定性模型、隨機(jī)性模型按是否考慮模型的變化分類 ：靜態(tài)模型、動態(tài)模型按應(yīng)用離散方法或連續(xù)方法 ：離散模型、連續(xù)模型按建立模型的數(shù)學(xué)方法分類 ：幾何模型、微分方程模型、圖論模型、規(guī)劃論模型、馬氏鏈模型 按人們對事物發(fā)展過程的了解程度分類 ：白箱模型： 指那些內(nèi)部規(guī)律比較清楚的模型。黑箱模型：指一些其內(nèi)部規(guī)律還很少為人們所知的現(xiàn)象。1分析與設(shè)計： 例如描述藥物濃度在人體內(nèi)的變化規(guī)律以分析藥物的療效；建立跨音速空氣流和激波的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)值模擬設(shè)計新的飛機(jī)翼型。建立大系統(tǒng)控制與優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，是迫切需要和十分棘手的課題。大學(xué)生以隊為單位參賽，每隊3人（須屬于同一所學(xué)校），專業(yè)不限。競賽題目一般來源于工程技術(shù)和管理科學(xué)等方面經(jīng)過適當(dāng)簡化加工的實際問題，不要求參賽者預(yù)先掌握深入的專門知識，只需要學(xué)過普通高校的數(shù)學(xué)課程。二、競賽具體事項（1）賽題由東北三省聯(lián)賽組委會命題；（2）參賽對象為大連海洋大學(xué)全日制在讀本科生、研究生，每隊3名學(xué)生，自己組隊；（3）競賽規(guī)則參照全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的規(guī)則，競賽期間可以使用各種圖書資料、計算機(jī)軟件及網(wǎng)絡(luò)資源；（4）參賽學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)答卷，并準(zhǔn)時交卷。自從參加了數(shù)學(xué)建模集訓(xùn)競賽的整個流程后，才真正踏進(jìn)數(shù)學(xué)的殿堂，原來利用數(shù)學(xué)的知識還可以解決工業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等生活中的問題。二、團(tuán)隊合作三天三夜的時間面對同一個題目，不僅僅是緊張枯燥、機(jī)械乏味的腦力勞動。遇到問題時，大家需要共同討論，發(fā)表自己的見解并理解同伴的想法，最后將意見統(tǒng)一起來。三、頑強(qiáng)的意志力通過這次比賽使我重新認(rèn)識了自己，72小時的連續(xù)奮戰(zhàn)，不敢相信我的體力會如此充沛，能把題目做出來，寫出了還算成功的論文來，不管得獎與否，這對我們已經(jīng)是最大的肯定了。數(shù)模，我們永遠(yuǎn)的老師！數(shù)學(xué)建模協(xié)會