嫦娥三号软着陆控制研究.pdf

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1、第38卷第3期长春理工大学学报(自然科学版)Vol-38No．32015年6月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Jun．2015嫦娥三号软着陆控制研究宋立甲，李威，马文联(长春理工大学理学院，长春130022)摘要：嫦娥三号于2013年12月2日成功发射，在预定着陆区虹湾区实现我国首次月球的软着陆。在受力、地形等因素的影响下，对嫦娥三号的软着陆轨迹进行控制研究，在主减速阶段和避障阶段建立了月心坐标系和月面坐标系，利

2、用角动量守恒和机械能守恒确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置以及速度。以燃料消耗最少为目标函数，在初、末条件的约束下，分析探测器受力，实现主减速的控制。以燃料消耗最少和着陆位置的平整度为指标控制嫦娥三号避障阶段的状态、路径。关键词：软着陆轨道；非线l}生约束；轨道控制策略中图分类号：029文献标识码：A文章编号：1672—9870(2O15)O3一O063—05ControlStrategyResearchforChang-e．I．．1．．—1．Soft-landingTrajectoryS0NGLiiia，LIWei．MA

3、Wenlian(SchoolofScience，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changehun130022)Abstract：In2013，CE一3wassuccessfullylaunchedonDec2，whichwasscheduletolandatRainbowBayinordertorealizethefirstsoftlandingtomoon．Mainlyforthemaindecelerationphaseandavoidancephase，wecont

4、rolthetracktothemoonsurfacewithinfluenceofgravitationandterrain．Incoordinatesonthemoonheartandsurface．ener—gyconservationlawandconservationofmomentumlawareusedtosolvethespeedandpositionbothofperiluneandapolunewhenCE-3isinpreparelandingtrack．Withminimumfuelconsumpti

5、ontreatedastheobjectivefunctionandinitialandfinalstatetheconstraintfunction，themaindecelerationphaseiscontrolledwhileCE一3affectedbyforces．Inavoidancephase，CE一3’Sstateandtrackaredeterminedbyfuelconsumptionandflatnessofthelandinglocation．Keywords：trackofsoftlanding；n

6、onlinearconstraints；trackcontrolstrategy嫦娥探月工程开始于2007年，探月卫星嫦娥一3km的高空减速，实现大致落在目标上方，速度近似号于2007年发射，采用了调相技术和轨道修正技为57m／s的目标；(3)快速调整阶段，调整探测器姿术，对月球的地貌进行探测。嫦娥二号于2010年l0态，使主发动机的推力方向竖直向下；(4)粗避障阶月成功发射，设计直接的地月轨道，实现了升、降轨段，在2．4km到lOOm的空中，通过拍摄的高程图，避控制，获得了全月球图卫星。开比较大的陨石坑、山丘等障碍物；(5

7、)精避障阶段，嫦娥三号于2013年12月2日发射，14日晚成功在100m到30m的低空拍摄照片，获取高精度高程着陆在月球的虹湾以东区(19．51。w，44．12。N)。图，避开较小的陨石坑、山丘；(6)缓速下降阶段，经CE-3的安全着陆为此后的月面巡视勘察、月面生过精避障阶段探测器已位于目标上方，本阶段的任存、深空测控通信与遥操作任务打下基础。CE-3务是借助推力发动机，使推力发动机在距月面4m的的软着陆分为以下六个阶段：(1)着陆准备阶段，着高度悬停。陆准备轨道为椭圆轨道，近月点高15km，远月点高嫦娥三号成功发射前后，许

8、多人探索嫦娥三号100kin，CE-3在近月点处减速，进入主减速阶段；的轨迹和控制。蒋瑞等人n对水平和竖直方向都利(2)主减速阶段，借助大推力减速发动机，在15kin到用非线性变结构控制方案，控制角速度和角加速度，收稿日期：2015-04-01作者简介：宋立甲(1994一)，女，本科生，E