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题目:月面上升入轨特性分析

关键词:异面上升;上升器;显式制导;闭环仿真

  摘要


随着我国探月一期和二期工程的顺利完成,探月三期工程正在有序的进行着。探月三期工程要实现月面采样返回任务,而月面动力上升是该任务的一个重要环节。上升器是“嫦娥五号”探测器的一个重要组成部分,也是我国第一个地外天体动力上升的航天器,成功实现它的上升,将意味着我国探月任务的圆满成功。本文在系统地分析了月面动力上升这一过程的基础上,对上升器的建模、导航、制导、控制进行了详细的研究。论文的主要工作和成果如下:

(1)、建立精确的六自由度动力学模型。考虑了月球非球形引力、太阳光压、日地三体引力等各种空间摄动因素;提供了多种高精度的数值积分器,如RK4、RKF7(8)、KSG等;给出了常用坐标系的定义及相互之间的转换关系。

(2)、推导出显式制导律的表达式。并用它实现月面动力上升;运用此上升制导律,分析了不同初始条件下上升燃料消耗情况,得出一些有用的指导意见。

(3)、提出两种异面上升策略:平面修正和轨道转移方法,对比二者的优缺点,得出每种方法的适用情况。

(4)、设计上升器月面动力上升的闭环仿真系统。详细介绍了每个分系统的内容和具体的算法,并将该系统用程序实现了仿真分析。对始条件设置了偏差,进行多次蒙特卡洛仿真,分析入轨点状态偏差,为动力上升后的交会对接做准备。