月球探测器动力下降段最优轨迹参数化方法

• 作者: 乔衍迪 张泽旭 邓涵之 徐田来
• 来源期刊: 宇航学报
• 关键词: 月球软着陆 燃料最优控制 控制变量参数化 非线性规划 时间尺度变换
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 制导、导航、控制与电子|GNC and Electronics
• 页码范围: 740-748
• 页数: 9页
• 分类号: V412.4+1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2021.06.007

摘要

为保证月球探测器进入姿态调整段时具有充分的高度与速度余量,本文提出一种基于控制变量参数化的月球探测器动力下降段最优轨迹求解方法.在三维探测器软着陆动力学模型基础上,将月球探测器软着陆制导律设计等效为燃料最优约束下的探测器俯仰角控制问题,利用控制变量参数化(Control Variables Parameterization,CVP)方法将该控制问题中的控制变量与约束条件转化为非线性规划问题求解,并引入时间尺度变换,将着陆时间序列加入待规划参数,进而求得满足精度的最优数值解.蒙特卡罗仿真实验表明,与传统的显式制导律相比,本文提出的参数化制导方法在动力下降段燃料更省,动力下降段的起始高度在±20％范围内波动时,仍能以高精度速度和高度指标完成末制导.