软着陆小行星探测器制导与优化控制方法研究

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1、分类号：ＴＰ２７３单位代码：１０１９０研究生学号；２０１２０３０４０密级：无朵束ＪＣ寺欠爹硕女学化论义软着陆小行星探测器制导与优化控制方法研究ｓｔｕｄｙｏｎＧｕｉｄａｎｃｅａｎｄＯｐｔｉｍｉｚｉｎＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒｇＰｒｏｂｅＳｏｆｔＬａｎｄｉｎｏｎＡｓｔｅｒｏｉｄｓｇ研究生姓名：刘凤霞专业：控制科学与工程指导教师姓名：刘克平指导教师职称：教授２０１５年４月长春工业大学硕±学位论文摘要软着陆小行星问题是

2、人类进行深空探测所面临的关键性难题，而探测器的精准制导与控制则是保证安全软着陆小行星的关键性技术，本文首先系统总结了该领域的研巧现状，然后根据深空环境下探测器动力学特性，应用非奇异Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模变结构轨迹跟踪的控制方法，并利用ＲＢＦ神经网络反馈调节对系统不确定项和未知干扰进行在线实时补偿、。依照垂直着陆着陆时速度为零或在可接受范围内Ｗ及系统稳定的任。务要求，针对小行星着陆器安全垂直软着陆的制导与控制方法，进行了深入的研究首先，对小行星探测器着陆段的动力学行为进巧分析，并定义了相关坐标系。由于小行

3、星非球形的特点，将其近似为Ｈ轴備球体，采用球谐级数展开的方法，建立了小行星的四阶引为势函数模型；然后，假定小巧星匀速自转，并考虑探测器受到太阳光压和第Ｈ体引力摄动的影响因素，分别建立固连坐标系和球坐标系下的Ｈ维轨道动为学模型。。其次，分析在着陆环境中探测器的动力学特性，设计了探测器下降段制导律根据系统非线性特点，设计了燃料次最优多项式标称轨迹制导方法。根据动力下降段发动机的制动特性，提出了非奇异Ｔｅｉｍｉｎａｌ滑模控制方法。，保证探测器平稳快速下降最后一，针对小行星探测器着陆过程系统的强扰动非线性特点

4、，提出了种基于ＲＢＦ神经网络的非奇异Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模的优化控制方法。控制器采用非奇异Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模面，将着陆过程中探测器受到的不确定项和未知干扰影响利用ＲＢＦ神经网络实现在线实时补偿，减小了系统的科振，有效地抑制外界干扰对系统的影响，确保探测器运动最终时刻速度为零，实现针对使用传统滑模控制方法的改良，从而保证探测器快速、准确、安全地降落小行星表面。关键词：小行星软着陆非奇异Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模控制ＲＢＦ神经网络Ｉ长春工业大学硕±挙位论支ＡｂｓｔｒａｃｔＳｏｆｔｌａｎｄｉｎｇ

5、ｏｎ化ｅａｓｔｅｒｏｉｄｓａｒｅ也ｅｋｅｉｓｓｕｅｓｍａｎｋｉｎｄｆａｃ的，ｅｘｌｏｒａｔｉｏｎｕｉｄａｎｃｅｙｐｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ化ｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓ化ａｃｈｉｅｖｅａｓｏｆｔｌａｎｄｉｎｓｕｒｆａｃｅｏｆ也ｅａｓｔｅｒｏｉｄｋｅ化ｃｈｎｏｌｏｉｅｓ．ｇｙｇＴｈｏｕｈｔｈｅｓｕｍｍａｒｏｆｔｈｅｒｅｓｅｎｔｉｒｅｉｓｅａｒｃｈｉｎ也ｉｓｆｉｅｌｄｗｅｕｓｅｔｈｅａｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｌｉｄｉｎｇｙｐ，ｐｐｇｍｏｄｅｖａｒｉａｂｌ

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8、ｒｅｅａｘｉｓｅｌＨｓｏｉｄｔｈｅｂａｌｌｈａｒｍｏｎｉｃｓｅｒｉｅｓｅｘａｎｓｉｏｎ，ｐｐｐ，ｐ＇ｍｅｔｈｏｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅａｓｔｅｒｏｉｄｓｓ说ｏｎｄｏｒｄｅｒｖｉｔａｔｉｏｎａｌｏｔｅｎｔｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍ