小行星探測器動(dòng)力下降段的控制方法研究

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1、分類號(hào)；ＴＰ２７３單位代碼：１０巧０研究生學(xué)號(hào)：２０１２０３０３６密級(jí)；無朵夫／凌欠Ｉ石巧女聲位論文小行星探測器動(dòng)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：馬天豪專業(yè)：控制科學(xué)與工程指導(dǎo)教師姓名：李元春指導(dǎo)教師職稱：敬授２０１５年４月長春工業(yè)大學(xué)碩壬學(xué)位論文摘要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，深空探測已成為世界各個(gè)國家的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，其中

2、小行星探測是深空探測領(lǐng)域最為復(fù)雜的任務(wù)么一＂＂。本論文結(jié)合９７３項(xiàng)目的子課題四，對(duì)不規(guī)則弱引力場中的探測器運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行分析，深入研究了探測器軟著陸小行星動(dòng)為下降段跟蹤控制問題：，研究內(nèi)容如下１．對(duì)小行星探測器所處空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)為學(xué)環(huán)境進(jìn)行了分析。由于目標(biāo)小行星體積微小且不規(guī)則，從而導(dǎo)致探測器所處的環(huán)境具有十分復(fù)雜的特性。針對(duì)這樣的特殊性，采取二階球諧系數(shù)展開方法表示弱引力勢能１＾１建立小行星引力場模型；然后，本文通過對(duì)探測器本身動(dòng)力學(xué)特性的分析一，建立了種基于著陸點(diǎn)坐標(biāo)系的探測器動(dòng)力學(xué)模型。２．

3、為了實(shí)現(xiàn)小斤星探測器的軟著陸，事先在王軸方向上利用三次多項(xiàng)式分別規(guī)劃運(yùn)動(dòng)的標(biāo)稱軌跡一?？紤]到系統(tǒng)本身是個(gè)多變量強(qiáng)稱合非線性系統(tǒng)，因此本文設(shè)計(jì)ＰＩＤ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解賴控制器對(duì)其進(jìn)斤控制。仿真結(jié)果表明，探測器在Ｈ個(gè)軸線方向上能快速無誤差地跟蹤上各自的標(biāo)稱軌跡，從而驗(yàn)證了Ｐ瓜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解親控制策略對(duì)探測器Ｈ軸方向運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)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較大的未知建模項(xiàng)和外界攝動(dòng)，因此該模型需要控制算法具有較強(qiáng)的魯捧性一。針對(duì)此要求，本文提出了種基于比例積分巧Ｉ）觀測器的

4、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系下推導(dǎo)了探測器的動(dòng)力學(xué)方程，并提前規(guī)劃Ｈ軸方向上的標(biāo)稱軌跡使其滿足約束條件。采用ｍｉ（線性矩陣不等式）技術(shù)設(shè)計(jì)比例積分觀測器，對(duì)未知故障進(jìn)巧積分估計(jì)并將其引入到控制律中，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)外界干擾和內(nèi)部不確定性的補(bǔ)償。最后，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)小行星探測器的雙零控制從而保證了探測器安全軟著陸。關(guān)鍵詞：小行星軟著陸軌跡規(guī)劃雙零控制ＩＩ長春工業(yè)大學(xué)碩±學(xué)位論文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

8、ｅｒｉｃａｌｈａｒｍｏｎｉｃｓｉｓｕｓｅｄｔｏｅｘｒｅｓｓｔｈｅｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｂｕｉｌｄｔｈｅｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｓｔｅｒｉｏｄ．Ｎｅｘｔｐｇ