基于Terminal滑模的星际探测器小天体自主软着陆控制策略

本文主要探讨了"基于Terminal滑模控制的小天体自主软着陆制导与控制方法研究"。在这个研究中，作者针对小天体探测器在软着陆过程中面临的干扰和不确定性，构建了一个在小天体固连坐标系下的三维轨道动力学模型。这个模型对于深入理解天体轨道运动以及相关计算至关重要。 研究者考虑了安全软着陆的约束条件，为了设计一个高效的软着陆策略，他们采用了燃料次最优多项式制导策略，这种策略旨在规划出一条理想的标称轨迹。标称轨迹的确定旨在确保探测器能够精确、快速地到达小行星表面。 进一步，文章引入Terminal滑模控制方法，这是一种鲁棒控制技术，它能在存在不确定性和外部干扰的情况下，确保探测器能够稳定地跟踪标称轨迹。这种控制方法的补偿项设计旨在增强系统的抗扰动能力，确保软着陆过程的稳定性。 在国际背景下，文中提到了NEAR探测器的成功着陆案例，这是NASA对小行星探索的重要里程碑，同时也提及了日本ISAS的MUSES-C任务，以及Hayabusa的成功登陆。这些例子强调了小天体软着陆技术的重要性，特别是在取样返回任务中的核心地位。 国内的研究者们借鉴了Apollo登月任务的经验，利用燃耗次最优多项式轨迹和PD控制或滑模控制技术进行软着陆控制。视线制导律也被初步研究，如通过调整轨道器视线引导着陆器至目标位置。然而，这些研究通常假设着陆轨迹在平面上，这限制了控制策略的复杂性。 文献[12]则扩展了思路，考虑引力作用，提出了优化垂直着陆的方法，但只局限在单维平面内。本文则突破了这一限制，提供了更为全面和动态的三维控制策略，为小天体软着陆提供了更为先进的制导与控制解决方案。 整个研究通过计算机仿真验证了所提方法的有效性和可行性，这对于未来小天体探测任务的顺利实施具有重要的理论支撑和实践指导意义。这项工作不仅推动了航天领域的科技进步，也为其他领域的自主导航与控制提供了新的思路和技术支持。