不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制研究的任務(wù)書任務(wù)書任務(wù)名稱：不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(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、重力場復(fù)雜，因此在小行星上著陸探測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探測器和小行星都會造成不可逆的損傷。因此，軟著陸成為了未來小行星探測的研究重點。而不規(guī)則弱引力場小行星由于表面復(fù)雜度更大、重力場更不規(guī)則，軟著陸探測難度更大且具有更高的風(fēng)險。任務(wù)目標(biāo)：本項目旨在研究不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制方法，并設(shè)計一種適合小型無人探測器的軟著陸系統(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、重力場特點，并定義著陸區(qū)域和安全區(qū)域；2.設(shè)計適用于不規(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)域的耗時最短、姿態(tài)穩(wěn)定等因素；3.設(shè)計軟著陸控制器，包括控制算法和控制器實現(xiàn)，以實現(xiàn)探測器在下降著陸前后動態(tài)平衡和保持穩(wěn)定；4.設(shè)計控制器嵌入式系統(tǒng)，并進(jìn)行實現(xiàn)與驗證，組成控制器和探測器硬件、軟件組合進(jìn)行實際測試；5.根據(jù)實際測試和模擬仿真結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，改善探測器輕微偏差的適應(yīng)性和探索效率。任務(wù)執(zhí)行方式：本任務(wù)的研究團(tuán)隊將遵循科學(xué)研究規(guī)范，采取實驗室研究和仿真模擬相結(jié)合的研究方式，通過Matlab、Simulink等仿真軟件對控制算法進(jìn)行驗證。最終將設(shè)計一款控制器嵌入式系統(tǒng)，與小型無人探測器結(jié)合進(jìn)行實際測試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和實驗驗證。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：1.一個不規(guī)則弱引力場小行星探測器軟著陸軌跡優(yōu)化控制方法；2.一個適用于不規(guī)則小行星的軟著陸控制器嵌入式系統(tǒng)；3.對軟著陸探測器在不規(guī)則小行星表面軟著陸的可行性和成敗風(fēng)險的分析和探討；4.論文或技術(shù)報告，以及有關(guān)演示視頻或圖片的證明材料。實驗計劃：本任務(wù)的實驗計劃如下：（1）準(zhǔn)備工作（1個月）：分析小行星的基本情況，并確定實驗控制的小行星。（2）設(shè)計軌跡規(guī)劃算法（2個月）：設(shè)計適用于不規(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)域的耗時最短、姿態(tài)穩(wěn)定等因素。（3）設(shè)計控制器（2個月）：設(shè)計軟著陸控制器，包括控制算法和控制器實現(xiàn)，以實現(xiàn)探測器在下降著陸前后動態(tài)平衡和保持穩(wěn)定。（4）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（2個月）：設(shè)計控制器嵌入式系統(tǒng)，與小型無人探測器結(jié)合進(jìn)行實際測試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和實驗驗證。（5）數(shù)據(jù)分析和實驗結(jié)果驗證（1個月）：對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，驗證控制系統(tǒng)的有效性和探測器的穩(wěn)定性，并對實驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計