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题名月球软着陆动力下降制导控制技术综述与展望
被引量：7
- 1
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作者
李爽
陶婷
江秀强
张树瑜
周杰
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
上海航天控制技术研究所
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出处
《深空探测学报》
2015年第2期111-119,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(61273051)
上海航天科技创新基金重点项目(SAST201213)
南京航空航天大学青年科技创新基金(理工类)(NS2014094)
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文摘
未来的月球着陆任务将着力于开发月球资源、建立月球基地,这些都离不开月球软着陆技术的支持;而要实现探测器在预选点安全精确地着陆,就离不开动力下降制导控制技术的支持。本文系统地总结了两种成功的月球软着陆及其制导方式,对已有的制导控制方案及其研究进展进行了详细的阐述和对比分析。以未来的月球采样返回和月球基地任务为潜在工程目标,对下一代的月球软着陆动力下降的制导控制及其所涉及的关键科学技术问题进行了比较全面的分析和展望。
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关键词
月球软着陆
动力下降
制导控制
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Keywords
lunar soft landing
powered descent
guidance and control
review and prospect
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分类号
V118.23
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名火星EDL导航、制导与控制方案综述与启示
被引量：15
- 2
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作者
李爽
江秀强
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期499-511,共13页
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基金
国家自然科学基金(61273051)
上海航天科技创新基金(SAST2015036)
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文摘
进入、下降与着陆(EDL)导航、制导与控制(GNC)对于成功着陆火星起着决定性作用。首先详细地介绍了火星EDL的技术需求与GNC面临的挑战;然后系统地总结了国外历次成功火星任务的EDL导航、制导与控制方案;接着有针对性地梳理了我国现有航天工程任务中可加以利用的技术基础;最后,在对比分析已有技术的基础上,对我国未来的火星探测工程EDL导航、制导与控制技术研发给出了初步的建议。
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关键词
火星探测
进入下降与着陆
导航制导与控制
工程方案
总结与建议
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Keywords
Mars exploration
Entry, deeent and landing （EDL）
Guidance, navigation and control （ GNC ）
Engineering schemes
Summary and proposal
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分类号
V448.2
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名附着小天体的最优制导控制方法
被引量：2
- 3
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作者
江秀强
陶婷
杨威
李爽
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
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出处
《深空探测学报》
2015年第1期53-60,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61273051
60804057)
+2 种基金
国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA7034057E
2012AA121601)
上海航天科技创新基金项目(SAST201213)
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文摘
以小天体伴飞附着任务为工程背景,针对探测器在小天体复杂弱引力场条件下附着这一难题,研究了最优制导控制策略。首先,考虑在小天体极区实施附着任务,建立并简化动力学模型,给出约束条件和基于时间-燃耗最优的混合性能指标要求。然后,采用相平面法设计了最优制导律,利用极限环设计最优开关控制律;同时,采用高斯伪谱法把附着小天体的最优制导问题转化成非线性规划问题,利用Matlab/GPOPS优化工具包求取最优数值解。最后,加入已有的基于矢量测量的自主光学导航模块构建GNC仿真回路,对两种最优制导控制策略进行仿真验证。结果表明:两种制导控制策略都能满足任务要求,但基于相平面法得到的最优制导控制具有一定风险,而基于高斯伪谱法得到的最优制导控制精度更高、燃耗更少,适于工程应用。
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关键词
小天体
附着最优制导
相平面法
高斯伪谱法
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Keywords
small body
optimal attaching guidance
phase plane method
Gauss pseudospectral method
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分类号
V448.12
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名基于自适应迭代学习的小行星绕飞容错控制
被引量：9
- 4
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作者
黄怡欣
李爽
江秀强
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
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出处
《中国空间科学技术》
EI
CSCD
北大核心
2017年第1期1-10,共10页
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基金
国家自然科学基金(61273051
11672126)
+3 种基金
上海航天科技创新基金(SAST2015036)
中国科学院太空应用重点实验室开放基金(LSU-2016-04-01
LSU-2016-07-01)
江苏省普通高校研究生科研创新计划(SJLX15_0136)
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文摘
对于小行星绕飞任务的探测器姿态控制问题,已有方法大都考虑了干扰力矩和参数不确定等因素,而忽视了执行器故障情况。针对执行器故障条件下的小行星探测器姿态控制问题,提出了一种基于自适应迭代学习的容错控制方法。所设计的控制器包括两部分:其一针对执行器故障,设计了自适应迭代学习控制器,采用类滑模的思想和自适应迭代学习算法对控制器参数进行调整,进而补偿执行器故障带来的影响,保证系统在控制输出不足情况下的高精度姿态稳定性;其二针对探测器参量变化、外部环境干扰等不确定情况,设计了基于自适应神经网络的迭代学习控制器,采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络对系统非线性部分进行逼近,同时对控制器参数进行自适应迭代学习调整,进而保证系统在不确定情况下的动态性能。数值仿真结果表明该控制器能够有效抑制外部环境干扰和内部参数变化带来的不利影响,在执行器部分失效甚至完全失效故障情况下,仍能保证系统的鲁棒性并实现误差在10-2数量级内的较高姿态控制精度。
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关键词
小行星探测器
容错控制
自适应迭代学习
神经网络
执行器故障
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Keywords
asteroid probe
fault tolerant control
adaptive iterative learning
neural network
actuator failures
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分类号
V448.2
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名火星探测转移轨道初始设计与分析
被引量：9
- 5
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作者
杨彬
李爽
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
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出处
《中国空间科学技术》
EI
CSCD
北大核心
2017年第4期18-27,共10页
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基金
国家自然科学基金面上项目(61273051
11672126)
+2 种基金
上海航天科技创新基金项目(SAST2015036)
南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金(kfjj20171508)
中央高校基本科研业务费专项资金
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文摘
根据推进方式和是否采用金星借力,火星转移轨道分为大推力直接转移轨道、大推力金星借力转移轨道、小推力直接转移轨道和小推力金星借力转移轨道4类。传统的轨道设计方法只是针对某一类特定的转移方案进行轨道优化,而并未针对不同的转移方案进行详细对比分析。文章以2020/2022年发射窗口为例,针对4类基本火星转移轨道进行研究。首先,基于不同轨道初始设计方法,对4类轨道进行了初始设计,得到了每类转移方案的能量最优转移轨道。然后,基于设计结果和能耗对4类转移方案进行了横向对比分析,得到了不同策略下的转移轨道的特性。基于小推力的火星探测任务轨道对发射能量要求低;大推力直接转移和借力金星的发射窗口交替分布,可以互为备份;基于小推力推进的探测器采用金星借力转移策略相比直接转移能够减少10%的能耗,优势十分明显。
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关键词
火星探测
转移轨道
初始设计
小推力推进
脉冲推进
借力飞行
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Keywords
Mars exploration
transfer trajectory
preliminary design
low-thrust
impulse propulsion
gravity-assist
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分类号
V41
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名双小行星系统引力场建模方法研究
被引量：1
- 6
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作者
步士超
王宇凯
李文丹
李爽
牛升达
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机构
南京航空航天大学航天新技术实验室
上海微小卫星工程中心
上海卫星工程研究所
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出处
《深空探测学报》
2017年第5期477-484,共8页
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基金
上海航天科技创新基金资助项目(SAST2015036)
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文摘
针对弱引力双小行星系统的引力场建模问题,本文采用复杂度和精度依次递增的球体–球体模型、椭球体–球体模型和改进的限制性椭球体–椭球体模型来进行引力场建模,并分别采用椭圆积分以及无积分环节、计算效率高的二阶二次球谐函数来表征引力势,从而比较精确地刻画双小行星系统和探测器构成的限制性全三体问题的动力学模型;针对双小行星系统1999KW4,对其不同的引力场模型进行了仿真研究,分别给出了不同模型下的等效势能函数曲面及零速度曲线,比较了不同模型下的平动点位置坐标偏差。结果表明,二阶二次球谐函数计算引力势的椭球体-椭球体模型计算精度高,复杂程度低,计算量更少,计算速度更快,能够较精确的对双小行星系统进行引力场建模。
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关键词
双小行星
引力场
球体–球体模型
椭球体–球体模型
椭球体–椭球体模型
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Keywords
binary asteroid system
gravitational field
sphere-sphere model
ellipsoid-sphere model
restrictive ellipsoid- ellipsoid model
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分类号
P134.2
[天文地球—天体力学]
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题名基于高斯伪谱法的火星表面上升燃耗最优轨迹设计
被引量：2
- 7
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作者
柯森锎
李爽
肖东东
王卫华
聂钦博
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学航天新技术实验室
上海航天控制技术研究所
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出处
《深空探测学报》
2018年第3期269-275,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672126)
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文摘
火星上升器的设计与其轨迹设计紧密相关,而现有方法大都将MAV(Mars Ascent Vehicle)的分级优化和轨迹优化解耦计算,其计算效率低且鲁棒性较差。提出了一种基于高斯伪谱法的两级MAV分级与轨迹耦合多阶段优化算法,它以MAV的发射总质量最小为目标函数,并考虑了MAV设计约束、MAV的质量模型约束、轨迹的路径约束和控制约束等限制条件。利用该方法可以同时求得发射总质量最小的两级MAV分级参数和一条燃耗最优的上升轨迹,解决了由于不合理的两级MAV分级设计导致的轨迹优化算法无法收敛的问题。数值仿真结果表明该方法具有较快的收敛速度,且对初值选取的敏感度较小、具有较强的鲁棒性。
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关键词
火星采样返回
火星上升器
火箭分级和轨迹耦合优化
高斯伪谱法
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Keywords
Mars sample return(MSR)
Mars ascent vehicle(MAV)
coupled staging-trajectory optimization
Gauss pseudospectral method(GPM)
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分类号
V448.2
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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