嫦娥三號軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略數(shù)學(xué)建模賽題論文(參考版)
2024-08-31 14:01本頁面
【正文】 19 參考文獻(xiàn) [1]劉浩敏，月球軟著陸主制動段制導(dǎo)與控制方法研究 [D] ，哈爾濱工業(yè)大學(xué) ， 2020； [2]姜啟源等，數(shù)學(xué)模型（第四版） [M]，北京：高等教育出版社， 2020； [3]孫文瑜等 ,最優(yōu)化方法（第二版） [M]，北京高等教育出版社， 2020； [4] 王大軼，月球軟著陸的制導(dǎo)與控制研究 [D]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 ,44~64， 2020； [5]黃圳圭，航天器姿態(tài)動力學(xué) [M]，國防科技大學(xué)出版社， 34~51，1997 ； [6]姚瓊薈，黃繼起，吳漢松 .變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng) [M]，重慶大學(xué)出版社 , 21~32， 1997。初始條件誤差由主制動段以前的任務(wù)決定，傳感器誤差則由導(dǎo)航系統(tǒng)和傳感器本身決定。而系統(tǒng)參數(shù)，如制動發(fā)動機(jī)的推力和比沖等都是不可測量量，它們都是事先標(biāo)定給出的，在實(shí)際飛行過程中，這些參數(shù)會由于某些因素的影響而產(chǎn)生一定的偏差。 五．誤差分析 在實(shí)際過程中，導(dǎo)航測量誤差和系統(tǒng)參數(shù)偏差是影響軟著陸制導(dǎo)精度的主要原因。 17 ： 18 通過這兩張圖我們可以看出，飛行器著陸用了 500 秒左右時間，著陸器的速度與時間為非線性變化關(guān)系。 月球引力常數(shù)： 2312 / sm??? ， 月球半徑： kmRL 1738? ； 初始參數(shù)： kmr 17530 ? ， 00?? 度， 50?? 度， smu /00 ? ， smv /16920 ? ， 00?w ， kgm 6000 ? ； 終端參數(shù)： kmrf 1740? （探測器終止于離月面 2km 的高度）， smuf /0? ，smvf /0? ， smwf /0? ： 由第三題我們建立的一系列多項(xiàng)式方程，通過對多項(xiàng)式方程的求解，我們解答出不同位置時的飛行器著陸速度以及到著陸點(diǎn)的時間不同，通過調(diào)整發(fā)動機(jī)的推力，或者調(diào)整制動推力角的大小來解答出到達(dá)著陸點(diǎn)的最優(yōu)策略。為零之前到達(dá)，以避免制導(dǎo)律產(chǎn)生無窮大指令，影響軟著陸效果。16 當(dāng)著陸器到達(dá)終端位置時，剩余時間為零，這就是圖中 角在最末端出現(xiàn)突變的主要原因，由角的計(jì)算公式可以很容易看出。 (3)本制導(dǎo)律對著陸器終端位置沒有約束，只對月心到著陸器質(zhì)心之間的徑向距離作了約束，故初始速度的變化對著陸器終端位置的影響很大，這就對著陸器初始速度的測量精度提出了較高要求。 (2)本制導(dǎo)律是一種燃耗次優(yōu)制導(dǎo)律。此外，我們還可以看出，上述制導(dǎo)公式對末端位置沒有約束，而只對月心到著陸器質(zhì)心之間的距離作了約束，所以初始速度變化 (尤其是初始速度方向變化 )對制導(dǎo)終端位置影響很大，這就導(dǎo)致在執(zhí)行實(shí)際的制導(dǎo)任務(wù)過程中，對初始速度的測量精度提出了較高要求 (見后面的仿真分析 )。綜合上述分析，可以寫出控制變量的表達(dá)式如下 : 2 2 222a r c c o s( ( / r ( v w ) / r ) / a )a r c c o s( ( v ) / ( w w ) ( v v ) )FF f fav???? ? ? ? ???? ? ? ? ??? (316) 在動力下降段，制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)要求高效率地抵消水平方向的速度，換句話說，制動推力主要用來抵消著陸器水平初始速度，因此，15 對于前面提到的剩余時間 tgo 可近似用下式來估計(jì) : 22( w w ) ( v v ) ) /g o f f Hta? ? ? ? (317) 至此，式 ((315)(316)(317)就構(gòu)成了多項(xiàng)式制導(dǎo)公式，其中， Fa 和Ha 可由加速度儀實(shí)時測得。由動力學(xué)方程 (23)第四式可以看出，徑向加速度 a 是由月球引力加速度、向心加速度和推力加速度徑向分量組成的，根據(jù)圖 3
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