火星探測(cè)器動(dòng)力下降段制導(dǎo)律研究.pdf

1、在航天活動(dòng)極大地拓展了人類活動(dòng)范圍之后,火星探測(cè)就成為繼太空飛行、空間站實(shí)驗(yàn)以及阿波羅登月后的下一個(gè)探索目標(biāo)。在火星著陸任務(wù)中,探測(cè)器的進(jìn)入、下降及著陸是完成火星著陸任務(wù)的最后的也是最重要的幾個(gè)階段。特別是在著陸的最后階段,即開啟反推發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速并將探測(cè)器安全、可靠、高效地降落在指定著陸點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)力下降段,是決定著陸探測(cè)任務(wù)成敗的最重要的階段之一,本文即針對(duì)火星探測(cè)器動(dòng)力下降段制導(dǎo)律展開了研究。
　　首先,考慮發(fā)動(dòng)機(jī)物理約束,

2、建立了動(dòng)力下降段探測(cè)器運(yùn)動(dòng)方程和各種約束模型;為了實(shí)現(xiàn)障礙回避,分別對(duì)已有二次多項(xiàng)式制導(dǎo)律和最優(yōu)制導(dǎo)律進(jìn)行了改進(jìn),并數(shù)值仿真對(duì)其性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次,為充分發(fā)揮所攜帶燃料作用,將含有推力上下限幅值約束等諸多因素的非線性非凸多約束優(yōu)化問題等價(jià)轉(zhuǎn)化為二階錐優(yōu)化問題,并針對(duì)典型約束進(jìn)行燃料最優(yōu)軌跡計(jì)算和分析;進(jìn)一步地,針對(duì)探測(cè)器初始條件誤差、參數(shù)不確定性、環(huán)境干擾等作用,采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計(jì)了最優(yōu)軌跡跟蹤制導(dǎo)律,以確保探測(cè)器