宇航学报
宇航學報
우항학보
JOURNAL OF ASTRONAUTICS
2014年
12期
1350-1358
,共9页
任高峰%高艾%崔平远%栾恩杰
任高峰%高艾%崔平遠%欒恩傑
임고봉%고애%최평원%란은걸
火星探测%精确着陆%动力下降段%燃料最省%轨迹优化
火星探測%精確著陸%動力下降段%燃料最省%軌跡優化
화성탐측%정학착륙%동력하강단%연료최성%궤적우화
Mars exploration%Pinpoint landing%Power descent phase%Minimum fuel%Trajectory optimization
针对火星精确着陆问题,给出一种燃料最省的火星着陆动力下降段快速轨迹优化方法.首先以燃料最省为指标建立了着陆器动力下降段轨迹优化问题模型,然后利用极大值原理对该模型的推力大小、推力方向与协状态变量之间的关系进行分析,得出着陆器推力只能以最大或最小推力工作、推力方向和与速度对应的协状态矢量方向相同的结论.并以此为基础,将原问题的状态微分方程和协状态微分方程转换为有限个推力为常值的分段函数,推导每段内微分方程的解析表达式,给出了动力下降段轨迹优化方法的算法流程;最后通过数学仿真将所提出的方法与凸规划、多项式制导方法进行比较.结果表明该方法不仅避免了多项式方法没有考虑推力约束及燃料消耗的缺陷,而且在计算效率方面较凸规划方法有大幅度提高.
針對火星精確著陸問題,給齣一種燃料最省的火星著陸動力下降段快速軌跡優化方法.首先以燃料最省為指標建立瞭著陸器動力下降段軌跡優化問題模型,然後利用極大值原理對該模型的推力大小、推力方嚮與協狀態變量之間的關繫進行分析,得齣著陸器推力隻能以最大或最小推力工作、推力方嚮和與速度對應的協狀態矢量方嚮相同的結論.併以此為基礎,將原問題的狀態微分方程和協狀態微分方程轉換為有限箇推力為常值的分段函數,推導每段內微分方程的解析錶達式,給齣瞭動力下降段軌跡優化方法的算法流程;最後通過數學倣真將所提齣的方法與凸規劃、多項式製導方法進行比較.結果錶明該方法不僅避免瞭多項式方法沒有攷慮推力約束及燃料消耗的缺陷,而且在計算效率方麵較凸規劃方法有大幅度提高.
침대화성정학착륙문제,급출일충연료최성적화성착륙동력하강단쾌속궤적우화방법.수선이연료최성위지표건립료착륙기동력하강단궤적우화문제모형,연후이용겁대치원리대해모형적추력대소、추력방향여협상태변량지간적관계진행분석,득출착륙기추력지능이최대혹최소추력공작、추력방향화여속도대응적협상태시량방향상동적결론.병이차위기출,장원문제적상태미분방정화협상태미분방정전환위유한개추력위상치적분단함수,추도매단내미분방정적해석표체식,급출료동력하강단궤적우화방법적산법류정;최후통과수학방진장소제출적방법여철규화、다항식제도방법진행비교.결과표명해방법불부피면료다항식방법몰유고필추력약속급연료소모적결함,이차재계산효솔방면교철규화방법유대폭도제고.
