不規(guī)則小行星探測器制導(dǎo)與控制方法研究.pdf

1、人類進(jìn)一步了解太陽系及宇宙的主要途徑是通過深空探測，也為今后考察、勘探和定居太陽系奠定基礎(chǔ)。一般將深空探測分為三類:月球探測、行星探測和星際探測。本文主要研究小行星探測器著陸過程的制導(dǎo)與控制。
　　首先，研究探測器的動力學(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)與引力勢能之間的關(guān)系，通過求解超定線性方程組得到小行星引力場的各階次球諧系數(shù)。文中假定小行星以均勻的角速度自轉(zhuǎn)，探測器在受到小行星弱引力場作用的同時，也考慮了太陽光

2、壓和其他星體引力攝動的影響。
　　其次，針對小行星自身形狀不規(guī)則、尺寸小、引力較弱，且探測器在接近小行星過程中會受到太陽光壓和第三體引力攝動的影響，本文設(shè)計一種針對落角約束的最優(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)受到太陽光壓和第三體引力攝動的情況下，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MATLAB仿真驗(yàn)證可知，本文設(shè)計的最優(yōu)滑模制導(dǎo)

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