火星大氣進(jìn)入軌跡優(yōu)化與制導(dǎo)方法研究.pdf

1、火星作為離地球最近的一顆行星,自然環(huán)境接近地球,使得對于火星的探測成為近來深空探測領(lǐng)域的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。由于火星距離地球較遠(yuǎn)以及火星環(huán)境的不確定性,使得火星探測任務(wù)的難度加大,所以任何對于軌跡優(yōu)化和制導(dǎo)方法研究的進(jìn)步都有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文具體研究內(nèi)容總結(jié)如下:
　　為了解決火星大氣進(jìn)入軌跡的優(yōu)化問題,采用三種不同方法分別對火星進(jìn)入軌跡進(jìn)行優(yōu)化。首先,采用高斯偽譜法將火星大氣進(jìn)入軌跡優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題,并在一定范圍內(nèi)

2、選取隨機(jī)點(diǎn)作為尋優(yōu)的初始點(diǎn),利用序列二次規(guī)劃算法(SQP)求得火星大氣進(jìn)入的最優(yōu)軌跡。其次,利用遺傳編碼技術(shù)直接將控制變量離散,并通過單純形法與遺傳算法的混合算法求解軌跡優(yōu)化問題,求得一條最優(yōu)軌跡。然后,參考高斯偽譜法優(yōu)化出的最優(yōu)軌跡,用帶參數(shù)的方程近似最優(yōu)控制方案,并利用粒子群算法優(yōu)化方程參數(shù),得到另一條最優(yōu)軌跡。最后結(jié)合仿真數(shù)據(jù),綜合分析了三種優(yōu)化方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　針對火星進(jìn)入存在的初始誤差與系統(tǒng)模型誤差問題。首先,采用了一

3、種預(yù)測制導(dǎo)算法,分別求解了有大氣模型誤差和無大氣模型誤差兩種情況的制導(dǎo)問題,并將有大氣模型誤差的結(jié)果與第二種制導(dǎo)算法相比較。然后,將火星大氣進(jìn)入的制導(dǎo)率設(shè)計(jì)與滑模變結(jié)構(gòu)控制相結(jié)合,提出了基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF)的多滑模制導(dǎo)方法?；舅枷胧?利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似系統(tǒng)參數(shù)不確定量,將狀態(tài)誤差作為第一滑模面,設(shè)計(jì)虛擬控制量確保狀態(tài)誤差在有限時(shí)間內(nèi)為零,第二滑模面的設(shè)計(jì)目的用于跟蹤虛擬控制量,可以提高制導(dǎo)控制的跟蹤效果。最后,結(jié)合仿真結(jié)果