2015高教社杯全国大学生数学建模竞赛.doc

2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）。 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛章程和参赛规则的，如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的报名参赛队号为（8位数字组成的编号）： 所属学校（请填写完整的全名）： 海南师范大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 汪云环 2. 陈家利 3. 牟鹏 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 教练组 （论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。） 日期： 2014 年 9 月 14 日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：  嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略模型 一、摘要 我国载入月球探测工程分为“绕、落、回”三个发展阶段，本文研究“落”，即嫦娥三号的软着陆阶段。月球软着陆轨道是登月飞行器下降到月球表面轨道中很重要一段的轨道，为了实现飞行器自主软着陆，需要进行快速轨道优化设计。 针对问题一，在合理的假设基础上，利用物理理论知识、解析几何知识、角动量守恒，利用坐标系之间的转换，结合最优控制策略，确定了近月点和远月点的位置。且嫦娥三号绕月球的轨道是由圆形轨道变为椭圆形轨道，借助开普勒定律、角动量守恒定律求解出远月点、近月点的速度大小和方向。 针对问题二、三，文中首先采用B样条函数逼近方法进行嫦娥三号软着陆轨迹的确定；在减少有限推力作用下月球探测器软着陆所需的燃料消耗的前提下，再着重对月球软着陆制动段（包括着陆准备阶段、主减速阶段）、快速调整阶段、粗避障阶段、精避障阶段以及缓速下降阶段的飞行动力学模型进行了研究。制动段飞行时间和距离较长，我们采用了均匀球体三维动力学模型；粗避障阶段提出了一种改进的多项式制导算法, 在满足多约束的条件下, 可解析计算出制导时间, 不需要迭代,简化了计算, 提高了算法稳定性; 为了保证接近段制导的高可靠性, 提出了制导时间以及高度和速度超差的保护方法.；精避障阶段利用外环加内环制导方式控制着陆器下降到着陆点上方30 m；缓速下降阶段 ，采用外环加内环制导方式 。 关键字：登月轨道； 月球软着陆 ；B样条函数逼近方法；均匀球体三维动力学模型 ；最小二乘法；外环制导；内环制导； 二、问题重述 在月球软着陆任务中，探测器从环月轨道开始软着陆时，首先进行霍曼变轨，由一个100km高度的近似圆形环月停泊轨道进入一条远月点高度约为100km，近月点高度约为15km的椭圆轨道；然后根据所选定的着陆位置在合适的时间给着陆