月球探測器軟著陸有限推力控制軌道優(yōu)化設計.pdf

1、月球軟著陸軌道設計是我國開展登月活動所必須先期解決的關鍵問題之一。從時間順序上看，軟著陸軌道可分解為以下幾個階段：霍曼轉移段(有限推力變軌)、無動力下降段和動力下降段。其中，根據不同最優(yōu)控制要求，動力下降段又可分為燃料最省控制方式和精確定點著陸方式。本文重點對有限推力變軌段和動力下降段的軌道設計進行了深入研究和探討。有限推力變軌段，將虛擬衛(wèi)星概念應用于變軌問題研究，建立了有限推力變軌段相對運動動力學模型。以此為基礎，推導了相對位置和相對

2、速度的初始值與真近點角的幾何關系，為動力學方程提供了積分初值；然后，分析了沖量變軌時的速度增量與燃料消耗量，為固定方向(相對慣性空間)有限推力控制提供了迭代初值；接著對最省燃料控制律在工程實際中的可行性進行了分析；接下來研究了固定方向(相對慣性空間)有限推力控制法在變軌中的應用。通過坐標變換，給出了固定方向(相對慣性空間)推力矢量在相對運動坐標系中的表達形式，并運用最小二乘法，對初始點火角及推力方向角進行了迭代尋優(yōu)，得出了相應的仿真結果