基于LGL偽光譜—SQP算法的嫦娥三號月球軟著陸軌道最優(yōu)化設(shè)計

劉怡+武紅芳

摘 要：論文主要研究嫦娥三號的軟著陸過程。根據(jù)萬有引力與能量守恒定律得到嫦娥三號在近月點和遠月點速度的大小與方向，根據(jù)牛頓運動定律，求出近月點與遠月點的位置，建立三維動力學模型，利用LGL偽光譜-SQP算法將問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，進一步優(yōu)化得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：萬有引力定律 三維動力學 LGL偽光譜 SQP算法

中圖分類號：V412 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0189-02

嫦娥三號于2013年12月2日1時30分成功發(fā)射，12月6日抵達月球軌道，它在著陸準備軌道上的運行質(zhì)量為2.4t，其安裝在下部的主減速發(fā)動機能夠產(chǎn)生1500N-7500N的可調(diào)節(jié)推力，其比沖（即單位質(zhì)量的推進劑產(chǎn)生的推力）為2940m/s，可以滿足調(diào)整速度的控制要求。四周安裝有姿態(tài)調(diào)整發(fā)動機，在給定主減速發(fā)動機的推力方向后，能夠自動通過多個發(fā)動機的脈沖組合實現(xiàn)各種姿態(tài)的調(diào)整控制。其預定著陸點為19.51W，44.12N，海拔為-2641m，在高速飛行的情況下，要保證準確地在月球預定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)軟著陸，關(guān)鍵問題是著陸軌道與控制策略的設(shè)計，基本要求為：著陸準備軌道為近月點15km，遠月點100km的橢圓形軌道；著陸軌道為從近月點至著陸點，其軟著陸過程共分為6個階段，要求滿足每個階段在關(guān)鍵點所處的狀態(tài)；盡量減少軟著陸過程的燃料消耗。