不規(guī)則小行星探測(cè)器制導(dǎo)與控制方法研究.pdf

1、人類進(jìn)一步了解太陽(yáng)系及宇宙的主要途徑是通過(guò)深空探測(cè)，也為今后考察、勘探和定居太陽(yáng)系奠定基礎(chǔ)。一般將深空探測(cè)分為三類:月球探測(cè)、行星探測(cè)和星際探測(cè)。本文主要研究小行星探測(cè)器著陸過(guò)程的制導(dǎo)與控制。
　　首先，研究探測(cè)器的動(dòng)力學(xué)方程?？紤]到小行星形狀不規(guī)則的特點(diǎn)，根據(jù)球諧系數(shù)與引力勢(shì)能之間的關(guān)系，通過(guò)求解超定線性方程組得到小行星引力場(chǎng)的各階次球諧系數(shù)。文中假定小行星以均勻的角速度自轉(zhuǎn)，探測(cè)器在受到小行星弱引力場(chǎng)作用的同時(shí)，也考慮了太陽(yáng)光

2、壓和其他星體引力攝動(dòng)的影響。
　　其次，針對(duì)小行星自身形狀不規(guī)則、尺寸小、引力較弱，且探測(cè)器在接近小行星過(guò)程中會(huì)受到太陽(yáng)光壓和第三體引力攝動(dòng)的影響，本文設(shè)計(jì)一種針對(duì)落角約束的最優(yōu)滑模制導(dǎo)控制律。最優(yōu)滑模制導(dǎo)控制律采用最優(yōu)比例制導(dǎo)律與滑模變結(jié)構(gòu)理論相結(jié)合，對(duì)速度大小和方向進(jìn)行控制。該方法能夠在系統(tǒng)受到太陽(yáng)光壓和第三體引力攝動(dòng)的情況下，保證視線角速率趨于零，消除視線角速率的穩(wěn)態(tài)震蕩。通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證可知，本文設(shè)計(jì)的最優(yōu)滑模制導(dǎo)

3、控制律，在考慮著陸過(guò)程中探測(cè)器的燃料消耗、小行星受到引力攝動(dòng)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)視線角速率逐漸接近零。
　　最后，為了實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的安全軟著陸，本文選用了三次多項(xiàng)式的標(biāo)稱軌跡制導(dǎo)法來(lái)設(shè)計(jì)期望軌跡。設(shè)計(jì)出基于模糊參數(shù)優(yōu)化的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，采用模糊參數(shù)優(yōu)化策略動(dòng)態(tài)調(diào)整切換增益，實(shí)現(xiàn)在滑模面外時(shí)加快響應(yīng)速度并增強(qiáng)系統(tǒng)克服太陽(yáng)光壓和第三體引力攝動(dòng)，到達(dá)滑模面時(shí)柔化控制量以消除抖振的目的。通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證可知，本文設(shè)計(jì)的模糊參數(shù)優(yōu)化