嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略.pdf

2014 2014 教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参 赛规则》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）。 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网 上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛章程和参赛规则的，如果引用别人的成果或 其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文 引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有 违反竞赛章程和参赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展 示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从 A/B/C/D 中选择一项填写）： A 我们的报名参赛队号为（8位数字组成的编号）： 所属学校（请填写完整的全名）： 四川师范大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 彭晨宸 2. 苏美玲 3. 王 丹 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 张永乐 （论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签名。以上内容 请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。） 日期： 2014 年 9 月 15 日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2014 2014 教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略 嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略 嫦嫦娥娥三三号号软软着着陆陆轨轨道道设设计计与与控控制制策策略略 摘 要 嫦娥三号在高速飞行的情况下，要保证准确地在月球预定区域内实现软着陆，关键 问题是着陆轨道与控制策略的设计。针对问题 1，求解近月点、远月点的位置，我们采 用逆运算的方法，在已知预定着陆点的位置，按照轨道的各个关键点的基本要求，结合 最优控制策略，求出各阶段关键点的位置，最后倒退到近月点的位置。近月点、远月点 的速度本文采用物理理论知识角动量守恒定律进行求解。 针对问题 2 确定嫦娥三号的软着陆轨道和各个阶段的最优控制策略，我们采用将整 体分割，分别最六个阶段进行最优控制。同时最优控制主要是尽量减少整个过程的燃料 的消耗，而本文假设嫦娥三号在单位时间内消耗的燃料是一定的，因此把控制燃料的消 耗转化为使得着陆时间最短的问题。而在主减速阶段，要达到对两点之间到达时间最短 的控制，我们首先建立了最速降线模型。该模型过程分析简单，实用性强，推广度高。 在粗避障、精避障阶段，我们采用