不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究的任務(wù)書

不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究的任務(wù)書任務(wù)書任務(wù)名稱：不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究任務(wù)背景：小行星是太陽系中的一類天體，其形態(tài)不規(guī)則、重力場(chǎng)復(fù)雜，因此在小行星上著陸探測(cè)是航天探索中的重要任務(wù)之一。目前，大多數(shù)小行星探測(cè)任務(wù)都采用硬著陸的方式，由于硬著陸帶來的慣性力和撞擊力對(duì)探測(cè)器和小行星都會(huì)造成不可逆的損傷。因此，軟著陸成為了未來小行星探測(cè)的研究重點(diǎn)。而不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星由于表面復(fù)雜度更大、重力場(chǎng)更不規(guī)則，軟著陸探測(cè)難度更大且具有更高的風(fēng)險(xiǎn)。任務(wù)目標(biāo)：本項(xiàng)目旨在研究不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制方法，并設(shè)計(jì)一種適合小型無人探測(cè)器的軟著陸系統(tǒng)嵌入式控制器。具體任務(wù)包括：1.研究小行星的形態(tài)、構(gòu)成、重力場(chǎng)特點(diǎn)，并定義著陸區(qū)域和安全區(qū)域；2.設(shè)計(jì)適用于不規(guī)則小行星的軟著陸軌跡規(guī)劃算法，考慮探測(cè)器以不同姿態(tài)進(jìn)入小行星軌道、為適應(yīng)小行星表面不規(guī)則且到達(dá)指定區(qū)域的耗時(shí)最短、姿態(tài)穩(wěn)定等因素；3.設(shè)計(jì)軟著陸控制器，包括控制算法和控制器實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)探測(cè)器在下降著陸前后動(dòng)態(tài)平衡和保持穩(wěn)定；4.設(shè)計(jì)控制器嵌入式系統(tǒng)，并進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證，組成控制器和探測(cè)器硬件、軟件組合進(jìn)行實(shí)際測(cè)試；5.根據(jù)實(shí)際測(cè)試和模擬仿真結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，改善探測(cè)器輕微偏差的適應(yīng)性和探索效率。任務(wù)執(zhí)行方式：本任務(wù)的研究團(tuán)隊(duì)將遵循科學(xué)研究規(guī)范，采取實(shí)驗(yàn)室研究和仿真模擬相結(jié)合的研究方式，通過Matlab、Simulink等仿真軟件對(duì)控制算法進(jìn)行驗(yàn)證。最終將設(shè)計(jì)一款控制器嵌入式系統(tǒng)，與小型無人探測(cè)器結(jié)合進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。預(yù)期成果：本任務(wù)經(jīng)過研究后，將取得以下預(yù)期成果：1.一個(gè)不規(guī)則弱引力場(chǎng)小行星探測(cè)器軟著陸軌跡優(yōu)化控制方法；2.一個(gè)適用于不規(guī)則小行星的軟著陸控制器嵌入式系統(tǒng)；3.對(duì)軟著陸探測(cè)器在不規(guī)則小行星表面軟著陸的可行性和成敗風(fēng)險(xiǎn)的分析和探討；4.論文或技術(shù)報(bào)告，以及有關(guān)演示視頻或圖片的證明材料。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：本任務(wù)的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃如下：（1）準(zhǔn)備工作（1個(gè)月）：分析小行星的基本情況，并確定實(shí)驗(yàn)控制的小行星。（2）設(shè)計(jì)軌跡規(guī)劃算法（2個(gè)月）：設(shè)計(jì)適用于不規(guī)則小行星的軟著陸軌跡規(guī)劃算法，考慮探測(cè)器以不同姿態(tài)進(jìn)入小行星軌道、為適應(yīng)小行星表面不規(guī)則且到達(dá)指定區(qū)域的耗時(shí)最短、姿態(tài)穩(wěn)定等因素。（3）設(shè)計(jì)控制器（2個(gè)月）：設(shè)計(jì)軟著陸控制器，包括控制算法和控制器實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)探測(cè)器在下降著陸前后動(dòng)態(tài)平衡和保持穩(wěn)定。（4）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2個(gè)月）：設(shè)計(jì)控制器嵌入式系統(tǒng)，與小型無人探測(cè)器結(jié)合進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（5）數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證（1個(gè)月）：對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證控制系統(tǒng)的有效性和探測(cè)器的穩(wěn)定性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)