【摘 要】
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火星探测是近年来深空探测领域的热点,而火星着陆探测过程中的进入段、减速段和降落段(即Entry,Descent,Landing,简称EDL)的动力学问题则是其中的难点。本论文以我国未来的火星着陆探测为背景,深入分析和研究了EDL过程中的进入段与减速段动力学等问题。具体内容如下:1)针对火星进入段的轨迹优化问题,考虑状态约束与路径约束,采用自适应高斯伪谱法给出以末端高度和航迹角为性能指标的最优进入轨
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火星探测是近年来深空探测领域的热点,而火星着陆探测过程中的进入段、减速段和降落段(即Entry,Descent,Landing,简称EDL)的动力学问题则是其中的难点。本论文以我国未来的火星着陆探测为背景,深入分析和研究了EDL过程中的进入段与减速段动力学等问题。具体内容如下:1)针对火星进入段的轨迹优化问题,考虑状态约束与路径约束,采用自适应高斯伪谱法给出以末端高度和航迹角为性能指标的最优进入轨迹,并分析了航程和滚转角约束对进入轨迹的影响;2)针对火星进入段的制导问题,考虑火星大气不确定性,分别采用数值预测校正和阻力标称轨迹跟踪制导两种方法,通过蒙特卡洛打靶仿真分析了制导律的稳定性和精度。同时,采用非线性预测控制方法降低了峰值热流和峰值过载;3)针对火星减速段的降落伞展开问题,建立了六自由度伞舱组合体动力学模型,对环境不确定性展开了分析,评估了开伞过程中峰值力和力矩对伞舱组合体动力学性能的影响,并对探测器攻角震荡进行了阻尼控制,改善了开伞稳定性;4)针对火星减速段防热大底分离问题,分别建立了三自由度和六自由度的伞舱组合体大底分离模型,对伞舱组合体大底分离的动力学过程进行仿真分析,并对安全性进行了评估,给出了判断不同大底配重、降落伞阻力系数下的大底分离安全性分析方法。
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