文档介绍：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):18004050 所属学校(请填写完整的全名):中南大学参赛队员(打印并签名):1. . 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名): (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摘要针对嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略问题,本文通过建立燃料最优模型、重力转换模型、统计学模型、垂直软着陆模型,对嫦娥三号软着陆的运行轨迹进行讨论,对其进行了有效的设计与控制。针对问题一和问题二,本文根据角动量守恒定律和机械能守恒定律,首先计算出嫦娥三号在近月点的速度大小为 v 1= ,远月点的速度大小为 V 2= ,近月点和远月点的速度相反,并且都垂直于近月点、远月点和球心的连线。然后,我们建立燃料最优模型,并进行一定的假设,得到嫦娥三号在主减速阶段的最优轨迹。根据得到的最优轨迹方程,利用已知条件,得出软着陆过程中的水平位移为,进一步得出近月点在 ,1 ,高度 15Km 处和远月点在 ,, 高度 100Km 处。在快速调整阶段,本文建立了重力转换模型,推导出偏航角控制量和俯仰角控制量的表达式,实现发动机的推力方向与嫦娥三号速度矢量的反方向保持一致。在粗避障区和静避障区阶段,利用 matlabR2008a 读出图形数据,建立了统计学模型,利用层次分析的思想,先确定一定的相对平坦的区域作为着陆范围,再在所选的区域中找出精确的着陆点。对于缓速下降和自由落体阶段,本文建立垂直软着陆模型,采用分段控制方式, 把若干推力级别等效为一段连续的推力过程。嫦娥三号依次经过悬停、匀加速、匀减速和关机降落几个过程。针对问题三,由于主减速阶段终端时的水平速度无法控制,进而对主减速阶段的运行轨迹产生影响。本文利用 matlab 画出剩余时间、偏航角和水平位移关于不同水平速度的图像。得到水平位移在小的范围内变化所造成的纬度偏角的误差很小。在精避障阶段,确定着陆范围时,所选处理矩阵的大小直接影响探测器能否准确、快速的着陆。所选区域越大,能找到的最平坦的区域误差就会越小, 但数据处理的时间越长。关键字:嫦娥三号燃料最优重力转弯统计学垂直软着陆分段控制一、问题重述嫦娥三号于201 3年12月2日1时30分成功发射,12月6日抵达月球轨道。嫦娥三号在着陆准备轨道上的运行质量为 t ,其安装在下部的主减速发动机能够产生 1500 N到7500 N的可调节推力,其比冲(即单位质量的推进剂产生的推力)为2940m/ s,可以满足调整速度的控制要求。在四周安装有姿态调整发动机, 在给定主减速发动机的推力方向后,能够自动通过多个发动机的脉冲组合实现各种姿态的调整控制。 , , 海拔为-2641 m (见附件 1)。嫦娥三号在高速飞行的情况下,要保证准确地在月球预定区域内实现软着陆,关键问题是着陆轨道与控制策略的设计。其着陆轨道设计的基本要求:着陆准备轨道为近月点 15km ,远月点 100km 的椭圆形轨道;着陆轨道为从近月点至着陆点,其软着陆过程共分为 6 个阶段(见附件 2) ,要求满足每个阶段在关键点所处的状态;尽