小行星探测器动力下降段的控制方法研究

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1、分类号；ＴＰ２７３单位代码：１０巧０研究生学号：２０１２０３０３６密级；无朵夫／凌欠Ｉ石巧女聲位论文小行星探测器动力下降段的控制方法硏究ＳｔｕｄｏｎＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓＤｕｒｉｎｔｈｅＰｏｗｅｒｙｇＤｅｓｃｅｎｔＰｅｒｉｏｄｏｆＰｒｏｂｅ研究生姓名：马天豪专业：控制科学与工程指导教师姓名：李元春指导教师职称：敬授２０１５年４月长春工业大学硕壬学位论文摘要随着科学技术的快速发展，深空探测已成为世界各个国家的热点研究领域，其中

2、小行星探测是深空探测领域最为复杂的任务么一＂＂。本论文结合９７３项目的子课题四，对不规则弱引力场中的探测器运动行为进行分析，深入研究了探测器软着陆小行星动为下降段跟踪控制问题：，研究内容如下１．对小行星探测器所处空间的运动学和动为学环境进行了分析。由于目标小行星体积微小且不规则，从而导致探测器所处的环境具有十分复杂的特性。针对这样的特殊性，采取二阶球谐系数展开方法表示弱引力势能１＾１建立小行星引力场模型；然后，本文通过对探测器本身动力学特性的分析一，建立了种基于着陆点坐标系的探测器动力学模型。２．

3、为了实现小斤星探测器的软着陆，事先在王轴方向上利用三次多项式分别规划运动的标称轨迹一。考虑到系统本身是个多变量强稱合非线性系统，因此本文设计ＰＩＤ神经网络解賴控制器对其进斤控制。仿真结果表明，探测器在Ｈ个轴线方向上能快速无误差地跟踪上各自的标称轨迹，从而验证了Ｐ瓜神经网络解親控制策略对探测器Ｈ轴方向运动分别进行控制的方法是可行的。，并且控制效果也很理想３．由于第二部分所建立的模型中存在较大的未知建模项和外界摄动，因此该模型需要控制算法具有较强的鲁捧性一。针对此要求，本文提出了种基于比例积分巧Ｉ）观测器的

4、神经网络控制方法，在着陆点坐标系下推导了探测器的动力学方程，并提前规划Ｈ轴方向上的标称轨迹使其满足约束条件。采用ｍｉ（线性矩阵不等式）技术设计比例积分观测器，对未知故障进巧积分估计并将其引入到控制律中，实现了系统对外界干扰和内部不确定性的补偿。最后，采用神经网络控制算法实现了对小行星探测器的双零控制从而保证了探测器安全软着陆。关键词：小行星软着陆轨迹规划双零控制ＩＩ长春工业大学硕±学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｓｃｉｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒａｐｉｄｌｙｄｅｖｅｌｏ

5、ｐｉｎｇ，ｔｈｅｄｅｅｐｓｐａｃｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｈａｖｅａｌｒｅａｄｙｂｅｃａｍｅｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈ巧ｅｌｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｅｓｅｃｉａｌｌｔｈｅｅｘｌｏｒａｔｉｏｎｍｉｓｓｉｏｎｔｏｐｙｐ－ｅａｒａｓｅｒｏｄｓｗｏｕｎｅａｒｔｈｔｉｌｄｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｐｌｅｘｔａｓｋｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｅｐｓｐａｃｅｎ＇＇ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓａｅｒｃｏｍｂｉｅｓｔｈｅｆｏｕｒｔｈｓｕｂｔｏｉｃｔｈｅ

6、ｍｏｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒａｎａｌｓｉｓａｎｄｔｈｅｐｐｐｙ＆，，，，ｌａｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｏｂｅｉｎｔｈｅｉｒｒｅｕｌａｒｗｅａｋｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｆｉｅｋｉｏｆ兮７３ｒｏｒａｍｍｅｔｏｐｇｇｐｇｍａｋｅａｓｅｒｉｅｓｏｆｉｒｅａｅａｒｃｈａｎａｌｓｉｓａｂｏｕｔ化ｅｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｄｕｒｉｎ化ｅｏｗｅｒｄｅｃｌｉｎｅｙｇｐｐｅｒｉｏｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｔｈｉｓａｅｒｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄ

7、ｉｎｔｏｔｈｒｅｅａｒｔｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｐｐｐＡｔｆｉｒｓｔｔｈｅｓａｃｅｋｉｅｍａｔｉｃｓａｎｄｄｎａｍｉｃｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｒｏｂｅａｒｅａｎａｌｚｅｄ．，ｐｙｐｙＢｅｃａｕｓｅｔｉｉｅａｓｔｅｒｉｏｄｈａｓｔｈｅｔｉｎｙａｎｄｉｒｒｅｕｌａｒｓｈａｅ，ｉｔｌｅａｄｓ化化ｅｗｅａｋｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎｇｐｇｅｎｅｒａｔｅｄ１：０ｔｈｅｐｒｏｂｅｂｙｔｈｅａｓｔｅｒｉｏｄ．Ｂａｓｅｄｏ打ｔｈｉｓｒｅａｓｏｎ，ｓｐｈ

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