● 摘要
月球探测器在月球表面着陆时，主要通过软着陆机构来缓冲着陆瞬时的剧烈冲击，从而实现稳定着陆，保证探测器上仪器设备的安全，并维持一定的着陆姿态，确保探测任务的顺利实施，软着陆机构的设计质量直接关系到探测任务的成败。为此本文以某型号月球探测器为研究对象，基于现代设计理论，系统地研究了月球探测器软着陆稳定性分析方法和综合性能优化方法。
本文首先基于多体动力学分析理论，提出了月球探测器软着陆机构的动力学仿真分析建模方法，对机构构型和缓冲元件进行参数化；通过地面试验与模型仿真分析结果对比，验证了建模方法的正确性和所建模型的精确度。针对三种软着陆机构布局方式提出了探测器软着陆稳定性能评判标准和基于蒙特卡洛法与计算机仿真试验技术的软着陆稳定性能评估方法，由较少的样本和较低的代价得出四腿式机构布局为最佳方案。
基于试验设计方法，研究了月球探测器各性能指标的极限恶劣工况筛选方法，以及各软着陆性能对软着陆机构设计参数的灵敏度分析方法；在最劣工况下对各个性能进行设计参数灵敏度分析，辨识探测器软着陆性能的关键设计因子，确定优化设计的最佳参数组合。最后，研究了基于近似模型理论和遗传算法的软着陆动力学性能多目标优化方法，通过试验设计方法建立了各个性能响应项与设计参数之间的四阶多项式响应面模型，利用所建立的满足拟合优度要求的近似模型对软着陆动力学性能实施多目标优化，得到帕累托最优解集，大大提高了探测器的软着陆综合性能，从而验证了所提出优化方法的可行性，为今后的仿真试验及软着陆优化设计工作提供参考。