嫦娥三號軟著陸軌道設計與控制策略畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-07-03 14:37本頁面
【正文】 水平運動的目的。圖524：距月面2400m處的數(shù)字高程圖之后進入精避障段：要求嫦娥三號懸停在距離月面100m處，對著陸點附近區(qū)域100m范圍內拍攝圖像，并獲得三維數(shù)字高程圖。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參數(shù)設置如表532所示： 55QK50num_clccCLC————num_antt1000表532 DACA算法相關參數(shù)實驗的結果分析：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；在快速調整段的主要是調整探測器姿態(tài)，需要從距離月面3km到 ，這需要調節(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)在設計著陸點上方100m處懸停，同樣需要調整姿態(tài)發(fā)動機，并初步確定落月地點。在用蟻群算法進行優(yōu)化過程中需要確定這個8個優(yōu)化參數(shù)的搜索范圍。（4）判斷是否滿足終止條件，不滿足則重復（1）至（3）步過程；滿足則結束計算輸出結果。（3）將每只螞蟻的路徑解碼為優(yōu)化參數(shù)值，計算目標函數(shù)值，找出最好的前10只螞蟻的路徑。（2）根據(jù)式（14）計算每只螞蟻的轉移概率，然后依據(jù)賭輪原則為每只螞蟻選擇下一個路徑城市。設有8個優(yōu)化參數(shù)，并要求第k個優(yōu)化參數(shù)精確到小數(shù)點后dk位，那么可按照一元函數(shù)的情況從左到右依次構建列城市，其余路徑轉移規(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。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，在這里設主發(fā)動機的推力方向角可以表示成一個多項式的形式，即：= （17）這些軌跡優(yōu)化問題就轉化為對多項式系數(shù)三個參數(shù)的優(yōu)化，但這三個參數(shù)沒有明確的物理意義，確定初值及搜索空間比較困難，為此本文對函數(shù)逼近法作進一步改進。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)化問題轉化參數(shù)優(yōu)化問題。著陸器xyF月球O圖523 月球軟著陸極坐標系其動力學方程如下： （13）根據(jù)動力下降段的起點位置可以確定動力學方程初值條件，由于起點處于霍曼轉移軌道（橢圓軌道）的近地點，故其初始條件為： (14)終端條件為實現(xiàn)軟著陸，即 （15） 其中終端條件中對終端極角及終端時間tf無約束。 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，可以假設如月球引力非球項、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。由遠月點和近月點的幾何關系，經(jīng)度之和為180度，緯度關于月球赤道面對稱，距月球表面上100km.由上式和已知數(shù)據(jù)，, ，代入公式（9）中，可以得到， （12）,，說明求得結果比較準確。 =（0 0 0 0 0 1） ,。理論推導如下：根據(jù)開普勒第二定律，在相等的時間內，行星與恒星的連線掃過的面積相等。和分別為
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