首页> 中文学位 >小型月球着陆器主减速段制导方法研究
【6h】

小型月球着陆器主减速段制导方法研究

代理获取

目录

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源、研究目的和意义

1.2 小型月球探测器项目介绍

1.3 月球探测器主减速段制导技术研究现状

1.4 研究内容及章节安排

第2章 着陆探测器GNC系统描述

2.1 着陆探测器GNC系统描述

2.2 坐标系统

2.3 惯性系下质心动力学模型

2.4 目标点当地坐标系下质心动力学模型

2.5 姿态动力学模型

2.6 本章小结

第3章 水平速度约束条件下的制导律设计

3.1 终端水平速度约束下主减速段飞行任务

3.2 主减速段目标轨道设计

3.3 终端水平速度约束下的有限推力制导策略

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 末端高度约束条件下的制导律设计

4.1 末端高度约束的飞行任务

4.2 基于伪谱法的主减速段轨道设计

4.3 航程约束对主减速段运动的影响

4.4 本章小结

第5章姿态控制律设计及探测器六自由度仿真

5.1 引言

5.2 姿态跟踪控制策略

5.3 探测器主减速段六自由度仿真

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

展开▼

摘要

无人月球探测器小型化方案是国际上目前广泛采用的重要月球探测方案,小型月球探测器可搭载高清晰度成像相机、磁场探测器等多种轻型载荷,完成科学目标成像、月球水冰探测、月球溶洞探测以及月球磁场探测等科学目标。目前我国在模块化、轻小型探测器研制领域仍处于空白状态。因此本文对国际上的小型无人月球探测器进行了调研,并由此对配备固体火箭发动机作为主发动机的小型月球探测器制导与控制方案进行了研究。主要工作如下。
  首先,分析了小型月球探测器的构型特点,并在此基础上建立了小型月球探测器的导航、制导与控制系统(以下简称GNC系统)工作模型和质心、姿态动力学模型。模型中考虑了各个发动机推力偏心、偏斜产生的影响,并考虑了GNC系统离散的工作特性。
  然后,对末端水平速度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。利用开普勒轨道的轨道参数与末端运动参数的对应关系,将末端运动参数约束转化为轨道参数约束,从而将轨迹规划问题转化为有限推力变轨问题,进而通过最小二乘修正方法得到制导律。该方法收敛性较好,而且迭代初值均为有实际意义的物理量,易于猜测。
  接下来,对末端高度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。首先建立了制导惯性极坐标系下的动力学方程,将目标约束量作为状态量,然后将问题转化为最优控制问题。使用伪谱法可以方便地求出最优控制问题的解。在此基础上,针对给定发动机的配置,研究了主减速段航程的取值范围,并研究了该范围内的轨道特性,得到了一些有用的结论。
  最后,针对制导律标称姿态变化较快、主发动机偏心力矩较大的情况设计了一种姿态控制律。控制律以四元数作为参数,并引入偏差四元数,构造拟欧拉角以消除目标姿态的双值性。并利用摄动双积分系统的时间最优控制设计了姿态控制律。最后,将前文所述的几种制导律和姿态控制律代入GNC系统模型进行了六自由度仿真,得到了比较接近真实情况的GNC系统的工作特性。

著录项

  • 作者

    郭嘉;

  • 作者单位

    哈尔滨工业大学;

  • 授予单位 哈尔滨工业大学;
  • 学科 航天工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 高长生;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 制导;
  • 关键词

    月球探测器; 主减速段; 制导律; 动力学;

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号