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《嫦娥三號(hào)軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略數(shù)學(xué)建模賽題_學(xué)位論文.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、2014高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽承諾書我們仔細(xì)閱讀了《全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽章程》和《全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽參賽規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱為“競(jìng)賽章程和參賽規(guī)則”，可從全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽網(wǎng)站下載）。我們完全明白，在競(jìng)賽開(kāi)始后參賽隊(duì)員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊(duì)外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問(wèn)題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競(jìng)賽章程和參賽規(guī)則的，如果引用別人的成果或其他公開(kāi)的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競(jìng)賽章程和參賽規(guī)則，以保證競(jìng)
2、賽的公正、公平性。如有違反競(jìng)賽章程和參賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們授權(quán)全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組委會(huì)，可將我們的論文以任何形式進(jìn)行公開(kāi)展示（包括進(jìn)行網(wǎng)上公示，在書籍、期刊和其他媒體進(jìn)行正式或非正式發(fā)表等）。我們參賽選擇的題號(hào)是（從A/B/C/D中選擇一項(xiàng)填寫）：A我們的報(bào)名參賽隊(duì)號(hào)為（8位數(shù)字組成的編號(hào)）：07006016所屬學(xué)校（請(qǐng)?zhí)顚懲暾娜簠①愱?duì)員(打印并簽名)：1.2.3.指導(dǎo)教師或指導(dǎo)教師組負(fù)責(zé)人(打印并簽名)：（論文紙質(zhì)版與電子版中的以上信息必須一致，只是電子版中無(wú)需簽名。以上內(nèi)容請(qǐng)仔細(xì)核對(duì)，提交后將不再允許做任何修改。如填寫錯(cuò)誤，
3、論文可能被取消評(píng)獎(jiǎng)資格。）日期：2014年9月15日賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：2014高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽編號(hào)專用頁(yè)賽區(qū)評(píng)閱編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：賽區(qū)評(píng)閱記錄（可供賽區(qū)評(píng)閱時(shí)使用）：評(píng)閱人評(píng)分備注全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)（由賽區(qū)組委會(huì)送交全國(guó)前編號(hào)）：全國(guó)評(píng)閱編號(hào)（由全國(guó)組委會(huì)評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）：嫦娥三號(hào)軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略摘要本文通過(guò)對(duì)著陸以及繞行過(guò)程中，各個(gè)因素對(duì)著陸速度以及著陸地點(diǎn)的影響的描述，通過(guò)對(duì)軟著陸過(guò)程的探索，建立合理的模型來(lái)確定最優(yōu)控制策略以及著陸軌道。針對(duì)問(wèn)題一、二，就著陸器軌道的近月點(diǎn)以及遠(yuǎn)月點(diǎn)的位置和嫦娥
4、三號(hào)在該點(diǎn)的速度大小和方向進(jìn)行分析，通過(guò)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，計(jì)算出近月點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（19.51°W，50.00°N），遠(yuǎn)月點(diǎn)坐標(biāo)為：（19.51°E，50.00°S）。近月點(diǎn)速度為1.67km/s，方向與徑向成。遠(yuǎn)月點(diǎn)速度為1.63km/s，方向與徑向成。針對(duì)問(wèn)題三，求解最優(yōu)策略，通過(guò)建立不同的坐標(biāo)參考系，建立一系列月球著陸動(dòng)力學(xué)方程，解出徑向最優(yōu)軌跡和燃耗次優(yōu)控制方向角。構(gòu)成多項(xiàng)式制導(dǎo)公式。針對(duì)問(wèn)題四，確定嫦娥三號(hào)著陸軌道，應(yīng)用多項(xiàng)式方程，仿真出著陸速度與時(shí)間的圖像，徑向距離與時(shí)間的圖像，并對(duì)圖像做出解釋。最后，對(duì)著陸過(guò)程中的各個(gè)因素產(chǎn)生的影響，對(duì)此階段進(jìn)行
5、誤差分析以及敏感性分析。解決在軟著陸過(guò)程中，獲取最優(yōu)控制策略的解決方案。關(guān)鍵詞：軟著陸;多項(xiàng)式制導(dǎo)公式;天體運(yùn)動(dòng)學(xué)公式;誤差分析;敏感度分析19一.問(wèn)題重述2013年12月2日1時(shí)30分，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器由長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。由于沒(méi)有月球軟著陸的經(jīng)歷，確定嫦娥三號(hào)的著陸軌道、嫦娥三號(hào)的著陸控制、減少軟著路過(guò)程的燃料消耗將是面臨的實(shí)際問(wèn)題。附件1:給出了問(wèn)題的背景與參考資料;附件2:給出了嫦娥三號(hào)軟著陸過(guò)程;附件3:給出了距2400m處的數(shù)字高程圖;附件4:給出了距月面100m處的數(shù)字高程圖;試就我國(guó)的航天技術(shù)和外國(guó)軟著陸的經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)情
6、況，建立數(shù)學(xué)模型分析研究下面的問(wèn)題：(1)確定著陸準(zhǔn)備軌道近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)的位置(2)嫦娥三號(hào)近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)速度的大小與方向。(3)確定嫦娥三號(hào)在6個(gè)階段的最優(yōu)控制策略。(4)確定嫦娥三號(hào)的著陸軌道。(5)對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的著陸軌道和控制策略做相應(yīng)的誤差分析和敏感性分析。19二.問(wèn)題分析這是一個(gè)關(guān)于深空探測(cè)航天器軟著陸的最優(yōu)控制問(wèn)題。問(wèn)題一：確定著陸準(zhǔn)備軌道近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)的位置。根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，我們能夠算出，在距離月球表面15千米時(shí)的切向速率，然后，進(jìn)入主減速區(qū)時(shí)，徑向方向做57m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于徑向方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，末速度為0。利用三角形法則計(jì)
7、算出垂直于徑向方向速度，繼而算出主減速區(qū)所用時(shí)間與垂直徑向方向所走路程。推算出近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)的經(jīng)緯度。問(wèn)題二：確定嫦娥三號(hào)在近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)的大小和方向。根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分別計(jì)算出飛行器在距月球15km與100km時(shí)的速率，根據(jù)圓的性質(zhì)，可計(jì)算出遠(yuǎn)月點(diǎn)的速率方向。在近月點(diǎn)，可根據(jù)問(wèn)題一中的假設(shè)解答出在該點(diǎn)處的速率方向。問(wèn)題三：建立六個(gè)階段的最優(yōu)控制策略。首先建立兩個(gè)坐標(biāo)系，對(duì)實(shí)際問(wèn)題坐標(biāo)化，然后，根據(jù)查表寫出月球軟著陸動(dòng)力學(xué)方程。求解時(shí)，先計(jì)算徑向最優(yōu)軌跡模型，在計(jì)算燃油次優(yōu)控制方向角，最終求出多項(xiàng)式制導(dǎo)公式。問(wèn)題四：確定嫦娥三號(hào)著陸軌道。根據(jù)第三問(wèn)求出的方
8、程式，仿真出徑向距離與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式，著陸器速度與
