确定嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略

来源：学生作业帮编辑：拍题作业网作业帮分类：综合作业时间：2024/05/02 00:08:35

确定嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略
嫦娥三号于2013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2.4t,其安装在下部的主减速发动机能够产生1500N到7500N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.嫦娥三号的预定着陆点为19.51W,44.12N,海拔为-2641m（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；尽量减少软着陆过程的燃料消耗.
根据上述的基本要求,请你们建立数学模型解决下面的问题：

1、节约燃料.嫦娥三号飞向月球的绝对速度是很大的,如果直接减速,需要很大的反推力和燃料来使其减速.这样会很不划算,同时也很危险,因为工作人员没有足够的时间应对突发事件.椭圆轨道可以起到缓冲作用.世界上所有的探月探测器都是这样一步一步着陆的.
2、确保成功.在椭圆轨道运行,可以留出多余时间来确定着陆地点,着陆时间,减速参数,等等.还有就是错过一次机会,还会有下一次就会（因为其在绕月飞行）.这样就能确保落月成功.

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