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将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法( Gauss Pseudospectral Method-GPM) 和传统的直接打靶法有效结合，对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。推导了高精度模型下着陆动力学方程。针对优化方法各自的特点和多约束条件下最优月球软着陆轨道设计的难点，提出了问题求解的串行优化策略: 将控制变量和终端时间一同作为优化变量，同时离散控制变量与状态变量，取较少的Gauss节点，利用GPM 求解初值，初值的求解采用从可行解到最优解的串行优化策略; 在Gauss 节点上离散控制变量，利用直接打靶法求解精确最优解。仿真结果表明，本文提出的轨道优化方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。

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本文研究的是嫦娥三号探测器在月球表面的软着陆问题。分析着陆轨道的特点， 设计探测器的着陆轨道与各阶段的控制策略，对我国太空探测计划具有重要意义。本文主要采用微分动力学方程、最优控制策略等方法对问题进行分析和解决。