弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器的姿軌控制研究

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1、分類號(hào)；ＴＰ２７３單位代碼；１０１９０：研究生學(xué)號(hào)：２０１２０３０３１５０３１５０３１５０３１５０３Ｕ密級(jí)無碩古學(xué)位論文弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器的姿軌控制研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＡｔｔｉｔｕｄｅａｎｄＴｒａｅｃｔｏｒｙｊＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅＡｓｔｅｒｏｉｄＰｒｏｂｅｉｎ化ｅＷｅａｋＧｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌＦｉｅｌｄ王題研究生姓名：專業(yè)：控偉?。煽茖W(xué)與工程指導(dǎo)教師姓名：李元春指導(dǎo)教師職稱：教授

2、２０巧年４月長春工業(yè)大學(xué)碩±學(xué)位論文摘要一深空探測(cè)技術(shù)作為國家重點(diǎn)發(fā)展的課題之，本文在國內(nèi)外眾多研究的基礎(chǔ)上，研究了不規(guī)則引力場(chǎng)中探測(cè)器動(dòng)力下降、軟著陸的軌跡和姿態(tài)控制。首先，針對(duì)航天器在下降時(shí)的軌跡動(dòng)力學(xué)方程Ｗ及著陸時(shí)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行建模與分析一。由于本文所研究的小天體存在著形狀沒有定的規(guī)律，相比于其他天體其引力場(chǎng)不強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，本文采用球諧級(jí)數(shù)法表述小天體的引力勢(shì)能，但是由于建模不確定性Ｗ及太陽光壓等干擾影響的存在，根據(jù)航天器的運(yùn)動(dòng)行為分、析，在小天體

3、軌道坐標(biāo)系下建立了動(dòng)力學(xué)方程。在姿態(tài)建模中，將弱引力場(chǎng)不確定性等作為干擾處理，應(yīng)用Ｅｕｌｅｒ角和羅德里格斯參數(shù)（Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ）方法分別對(duì)航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模。其次，對(duì)于探測(cè)器軟著陸弱引力場(chǎng)不規(guī)則小行星的軌跡控制方面的研究，本文提出了基于模糊滑模的控制方法，并應(yīng)用自適應(yīng)策略實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。根據(jù)三次多項(xiàng)式方法設(shè)計(jì)標(biāo)稱軌跡，考慮到探測(cè)器的軌道動(dòng)力學(xué)模型的不確定性，引入自適應(yīng)項(xiàng)并結(jié)合模糊積分滑模策略對(duì)探測(cè)器進(jìn)行控制，同時(shí)采用魯棒項(xiàng)，抵消Ｔ在送過程中產(chǎn)生的偏差。該方法在保

4、證對(duì)標(biāo)稱軌跡跟蹤的快速精確性的同時(shí)，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的魯棒性，提高了探測(cè)器軟著陸小行星軌跡控制的動(dòng)態(tài)性能。最后利用仿真證明了控制律的可行性和有效性。最后，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器姿態(tài)的控制，本文設(shè)計(jì)了自抗擾控制策略。文中采用跟蹤微分器處理其過渡過程，獲得微分指令；在此基礎(chǔ)上研究擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，對(duì)探測(cè)器姿態(tài)的不確定項(xiàng)及內(nèi)外擾動(dòng)進(jìn)斤預(yù)估，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；采用非線性反饋控制策略，抑制擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的誤差。并設(shè)計(jì)常用的ＰＤ控制器與ＡＤＲＣ相互對(duì)照，最后仿真驗(yàn)證自抗擾控制相對(duì)于ＰＤ控制的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞

5、：小行星軟著陸自適應(yīng)模糊滑模自抗擾控制ＩＫ：各Ｔ業(yè)ＡＩ；：畢郵竿化論史ＡｂｓｔｒａｃｔＤｅｅｐｓｐａｃｅｄｅｌｅｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｎａｔｉｏｎａｌｋｅｙｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｓｏ打比ｅｂａｓｉｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｏｕｓｓ化ｄｉｅｓ，ｔｏｃｏｎｔｒｏｌ忱ｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｉｎｔｈｅｓｌ：ａｇｅｏｆｄｅｃｌｉｎｅａｎｄ

6、化ｅａｔｔｉ１：ｕｄｅｉｎ化ｅｓ化ｇｅｏｆｌａｎｄｉｎｇｏｆ化ｅｐｒｏｂｅｉｎｗｅａｋｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｆｉｅｌｄ．ＦｔｔｈｔｔｔｔＵｍａｔｓａｎｄｉｒｓｏｆａｌｌａｎａｌｓｉｓｅｏｒｂｉｄ打ａｍｉｃｍｏｄｅｌａ打ｄｈｅａｉａｄｅｋｉｎｅｉｃ，ｙｙｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ．Ａｃｃｏｒｄｉ打ｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｈａｐｅｏｆ化ｅａｓｔｅｒｏｉｄｓ化ａｔ化ｅａｅｒｓｔｕｄ

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8、ｈａｓｔｈｅｓｏｌａｒｈｏｔｏｖｏｈａｉｃａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅｍｏｖｉｎｂｅｈａｖｉｏｒａｎａｌｓｉｓｏｆｔ：ｈｅｐ，ｇｇｙｐｒｏｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｒｏｂｅｏｒｂｉｔｄｎａｍｉｃｓｍｏ過ｅｌｉｎｔｈｅｆｉｘｅｄｃｏｏｒｄｉ打ａｔｅｓ．Ｉ打ｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅ，ｐｙｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｒｅａｔｓａｓｗｅａ