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2014高顿杯全国大学生数学建模竞赛优秀文章近数学教育在经历了几个世纪的发展变革后，在21世纪之初呈现了国际化、大众化、技术化和理论化的四大发展趋势.首先，各国的数学教育已经不再是以前的闭门造车.与此同时，各国的数学家和教育家也在为能找到最为适合本国国情的数学教育方法而互相借鉴、互相探讨.一个共识就是数学建模有利于数学教育发展，因而对一个国家的科技发展和人才素质培养的作用和地位是十分重要的.本文重点研究了数学建模教育对于学生素质的作用.首先，我们介绍了教育的起源以及中西方思想家和教育家对其所下的定义，对数学这一学科的教育及伴随它产生的数学教育研究进行了简要的分析.由于我国数学教育研究是在近代才开始经历巨大的变革，在这些变革过程中我国的数学教育的研究范围、研究目的、研究特点和研究手段方法等都有了根本性的变化，各种学科的不断融入使数学教育成为这些学科与数学交叉的综合性的学科，使它的研究力量得到了不断的壮大和加强.其次，我们论述了数学建模教育的含义，从以下几个方面对数学建模教育进行了分析：1、对数学教育及数学建模教育的认识，2、数学建模活动教育意义的理论分析，3、数学建模活动的实证分析，4、数学建模活动的开展以及对策.第三，我们以大学生就业为主线，分析了数学建模教育对学生综合素质的影响，通过对素质、素质教育、数学素质和数学文化的理论分析，体现了数学建模教育的四大功效：培养品质、启迪心智、磨练意志、提升素质，进而阐述数学建模教育对于学生素质的影响.第四，针对高中数学教育的历史和现状，结合新课标的实施，对高中数学课程新标准全面解读和理解的基础上，建立数学－生活之间的联系，通过数学建模，体现数学的文化内涵，反映数学与其他学科领域间联系.提出了中学数学教育改革的重点应该是提升学生素质、培养动手能力、激发创新意识、提高教学质量.第二篇全国大学生数学建模竞赛论文样文：基于素质模型的高校创新型科技人才培养研究创新，是一个历久弥新的话题.一部人类社会的文明史，即是一部不断创新和创造的历史.尤其是进入21世纪以后，科技创新更是成为知识经济发展的灵魂深刻地改变着人类文明的基本构成和核心理念，作为科技创新活动主体的创新型科技人才的培养亦因此而成为当今时代世界诸国人力资源开发活动中普遍关注的焦点.自1990年代中期以来，我国先后提出了“可持续发展战略”、“科教兴国战略”、“人才强国战略”以及“国家创新体系建设”等一系列事关中华民族长远发展的国家战略，对于这些战略的实现而言，创新型科技人才的培养无疑是其中一项基础性工程.目前，我国的国家综合创新能力在世界主要国家中依然处于比较落后的地位，加紧创新型科技人才的培养是改变这一状况的基础性条件之一.高等教育作为创新型国家建设重要主体，承担着人才培养、科学研究和社会服务三大基本职能.其中，人才培养是高等学校的根本职能.近十几年来，我国高等教育发展持续进行了量的扩张而进入大众化发展阶段，但与此同时，人才培养质量却日益成为一个饱受社会各界诟病的热点论题，发人深省的“钱学森之问”即是对这一问题的集中反映.在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》制定过程的意见征询阶段亦将“如何培养创新人才”作为面向社会各界公开征询意见的二十个基本问题之一，充分体现了这一艰深命题的极度重要性和现实紧迫性.由于包括创新型科技人才在内的创新型人才的培养是一项复杂的系统工程，其中涉及诸多复杂的因素.但对于这一问题的研究无论采取何种视角，其最终回归点都将指向对培养对象的某种与创新相关的素质或能力的培育方面.由此而引发出另一个与此直接相关且更为基础性的问题：创新型科技人才应该具备什么样的素质结构其中又包括哪些具体素质要素对这一问题的研究探索不仅有利于从理论层面科学地认识和把握创新型科技人才这一特定人才群体的共同素质特征.同时，也有利于为在科技人才的培养实践中有针对性地加强那些关键素质要素的开发培育提供更为客观的和具体的逻辑依据.而从国内目前的研究现状来看，对这一问题的研究却未能得到应有的关注.为此，本论文试图通过借助人力资源管理学中素质模型这一研究工具来构建创新型科技人才的素质模型，以系统地勾勒创新型科技人才的共性素质特征，明晰创新型科技人才培养的素质开发取向，并以该素质模型所提供的素质要素体系作为参照，着重从高等教育本科阶段人才培养实践中学生创新素质建构的角度来探讨未来潜在创新型科技人才的培养问题，以求为“如何培养创新型人才”这一现实难题提供可资参考的路径.论文研究是以素质模型理论、创造力理论和创新教育理论为主要理论依托，采用理论研究与实证研究相结合、定性分析与定量分析相结合的方法，沿着三个在逻辑上相互关联的问题脉络而展开，即（1）什么是创新型科技人才（2）为什么我国高校培养的创新型科技人才严重不足（3）如何培养创新型科技人才在进行文献回顾、关键概念解说和相关理论阐释之后，围绕以上三个问题，论文分别进行了较为集中的研究.。
模型一：软着陆轨道运动学与力学模型问题分析由于月球没有大气,探测器着陆时无法利用大气制动,只能利用制动发动机来减制了探测器所能携带有效载荷的质量。
探测器在月面着陆可以分为硬着陆和软着陆。
硬着陆对月速度不受限制,探测器撞上月球后设备将损坏,只能在接近月球的过程中传回月面信息;软着陆对月速度比较小,探测器着陆后可继续在月面进行考察,因此相比于硬着陆,软着陆更具有实用意义模型的建立与求解：1、建立坐标系：建立坐标系如图所示, 月心惯性坐标系m O XYZ :原点位于月球中心, m O Z 轴指向动力下降起始点, m O X 轴位于环月 轨道平面内且指向前进方向, m O Y 轴按右手定则确定, 着陆器在m O XYZ 系下的位置用极坐标(,,)r a 来表示, r 为月心到着陆器的距离矢量( r 表示大小) , A 和B 分别表示经度和纬度。
轨道坐标系Oxyz 原点位于着陆器的质心, Oz 轴为月心指向着陆器质心的方向, Ox 轴位于当地水平面内指向着陆器运动方向, Oy 轴按照右手定则确定。
制动推力F 的方向与着陆器本体轴重合, 推力方位角W 和推力仰角H 描述了制动推力F 与轨道坐标系之间的位置关系, 推力方位角W 绕正Oz 轴逆时针旋转为正, 推力仰角H 绕正Oy 轴顺时针旋转为正。
2、确定卫星在椭圆轨迹方程式：嫦娥三号在轨道上高速飞行时，设嫦娥三号卫星的质量为m ，卫星在轨道上任意点速度为v ，设月球的质量为M ;卫星与月亮之距为r ；卫星—月球系统的总能量为E ；由能量守恒定律可得：212GMm mv E r -=得：v =对于月球—卫星系统，当行星在椭圆轨迹上运动时,在卫星轨迹上有存在一点p ，月球中心和p 点的矢径为p r 该点的卫星速度为p v ，p r 与p v 之间的夹角为p β。
如果月球中心与卫星运动方向之间的垂直距离为b 。
sin p p b r β=；这个b 是卫星轨道为椭圆的短半轴；根据角动量守恒定律：sin sin p p p mvr mv r ββ=因为 sin p p b r β= 所以 sin p vr v b β= 即：sin p v b vr β=结合上述式子可以推出：sin β= （1） 式（1）为卫星椭圆轨道表达式;3、确定近月点的速度：开普勒第二定律：根据开普勒第二定律知：行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积；设近月点A 与远月点B 距离月球的距离为,A B L a c L a c =-=+，在近月点与远月点两点分别取极短的相等的时间，故有A B S S ∆=∆ 代入得：B B a c v v a c-=+ 卫星运动的总机械能等于其动能和引力势能之和，故当卫星分别经过A 、B 时的机械能为：222211()2211()22A A A A B B B B GMm GMm E mv mv L a cGMm GMm E mv mv L a c =+=--=+=--由于卫星在椭圆轨道上只受万有引力作用，所以遵循机械能守恒：A B E E =最后由椭圆方程可以求出：A B b v a c v =-=由于B v 大小为在100km 轨道上的速度，可以根据万有引力求出，即,A B v v 可以求出，其中1.73/A v km s =;它的方向为轨迹的切线方向；4、制动过程的力学与运动学分析：忽略其他星球对卫星的引力影响，则可以把嫦娥卫星的制动过程看成是一个类平抛运动；其中v 为平抛的初速度；设',F F 为万有引力和卫星的推力，S 为主减速区的竖直高度 由物理关系可以得出下列等式：'2'1()2()B BA mv F F s F F t mv l v t →→→→=++== （图）解得：728.4l km =再根据数学几何关系可以求出近月点与处在主减速区的着陆点的直线距离为746.46L km =设近着陆点与月点的坐标分别为'''(,,),(,,)x y z x y z 则可以列出下列等式L = （2）5、坐标系的转换设纬度α，经度β，海拔为h （米）月球上任意一点(,,)h αβ表示三维体系中的点(,,)x y z ，则：东经：(1737.01/1000)(cos )(sin )x h αβ≈+西经：(1737.01/1000)(cos )(sin(180))x h αβ≈++(1737.01/1000)(cos )(sin())y h αβ≈+北纬：(1737.01/1000)sin z h α≈+ 南纬：(1737.01/1000)sin(90)z h α≈++ 海拔计算时单位是米，,,x y z 单位是千米则着陆点(,,)x y z 为（(1138.08,1173.58,579.23)）近月点'''(,,)x y z 为(1752.013cos()sin(180),1752.013cos sin ,1752.013sin )αβαβα+ 综上所述，联立上述的式（1）和式（2），并且将所有已知的条件带入公式中，得到近月点的位置坐标为：'''1387.28470.281752.01x y z ⎧=⎪=⎨⎪=⎩所以容易求出远日点的位置坐标为： ''''''1452.49492.391834.37x y z ⎧=-⎪=⎨⎪=⎩；。
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：C我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：20030002所属学校（请填写完整的全名）：广西机电职业技术学院参赛队员(打印并签名) ：1. 李宪周2. 周永强3. 周光华指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：数模组日期： 2014 年 9 月15 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：生猪养殖产的经营管理摘要国家物价局相关负责人介绍，肉禽类产品价格之所以上升势头快，原因有三：一是养殖成本剧增；二是市场需求的逐步攀升；三是肉禽类价格的周期性波动实乃正常情况。
养殖者希望能在投资不断增大的情况下获取最大经济效益，而消费者则希望能以最实惠的价格购买到优质的放心肉，于是本文的模型概念也就应运而生了。
本文主要建立生猪养殖场应该通过怎样的经营管理方式以达到最大利润化的模型。
以10000头猪来限制猪场的数量而展开的对三个问题的求解问题。
针对问题一，对每头母猪每年平均产仔量的要求必须要满足达到或超过盈亏平衡点的求解，我们通过对可查数据进行的查询和对未知数据进行的假设，最后运用盈亏平衡点的求解公式，所以要达到或超过盈亏平衡点，每头母猪每年平均产仔量约达到9头。
单独政策下人口预测的数学模型摘要本文根据2010年的全国人口普查数据对Leslie人口预测方程进行改进，对我国的人口增长建立了年龄递归模型。
并将对2014年的人口与结构的估计作为测算的初始数据，通过独生子女的比例、单独家庭数量、生育意愿计算单独政策的贡献值，并将其与人口预测值相加即可视为单独政策下的总人口。
然后依次递归，预测至2050年的人口数据。
将其与现有预测报告相比，再次证实单独政策将不会引起人口激增，另外发现了单独政策通过减少独生子女引发的回馈作用，指出了预测报告政策贡献值收敛过慢的缺点。
并针对北京市，重点考虑城镇化、综合迁移率、政府控制等因素建立模型。
对其未来各项人口数据进行了预测。
期间我们围绕递推模型，逐步深入的建立了五个模型。
模型一，只考虑生育率、死亡率对人口的影响。
对2010年的各年龄死亡率进行拟合，发现其服从指数分布，对其进行修正。
假定2010年后的生育率不变，基于2010年全国人口普查数据对Leslie预测方程进行改进。
即用其生育率计算下一年的新生人口，其余年龄用死亡率逐步递推的方法估测得2014年人口数据。
为后续模型提供测算起点，并预测无单独政策下的全国人口数据。
由Matlb软件计算得到我国人口将于2021年到达峰值1.39亿。
模型二，引入短期预测更为精准的灰色预测模型，对2014年的人口总数进行了预测，并与模型以进行了对比。
证明了模型以的可行性，并对2014年的人口数据进行修正。
模型三，在模型一的基础上考虑单独政策的影响，从05年1%人口抽样调查得到的独生子女人口结构，并通过拟合和递推将其预测到2014年。
独生子女的婚姻情况可视为显性配子自由组合的过程，由此通过孟德尔遗传定律即可确定单独家庭比例，进而计算政策受益的潜在人群。
生育意愿的统计置信水平过低，故取高中低三个水平进行计算。
将得到单独政策的贡献值与原预测结合经过递推，即可预测政策下的人口变化，其中我们特别加入了单独政策的反馈处理。
城市土壤地质环境重金属污染摘要：针对问题一，结合数据运用MATLAB画出该区域城区分布图和8种主要重金属元素在该城区的空间分布图，接着用单因子指数得出重金属单因子污染指数，最后用内梅罗污染指数法得出重金属在功能区的污染程度由大到小依次为：工业区、交通区、生活区、公园路地区、山区。
针对问题二，根据问题一求出的单因子污染指数，用excel分别作出各重金属在各区域所占比重的饼图，并据此分析重金属污染的原因。
针对问题三、运用SPSS软件，采用因子分析法得出重金属污染物的传播特征，并在其基础上建立灰色关联分析模型，确定重金属污染源的为（2383,3692，7）、（2708,2295，22）、（4777,4891,8）、（1647,2728,6）、（18134,10046，41）、（13797,9621,18）、（21439,11383,45）、（13694,2357,33）8个位置。
针对问题四，为了更好地反映城市地质环境变化的演变模式，考虑时间、土壤的饱和度、PH、水分等因素对污染物浓度的影响，建立三维传播模型，分析演变过程。
关键词：单因子指数法、综合指数法、因子分析、灰色关联分析一、问题重述随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。
为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。
应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。
A数学建模优秀论文精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-2014 高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛参赛规则》（以下简称为“竞赛章程和参赛规则”，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载）。
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以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。
如填写错误，论文可能被取消评奖资格。
）日期： 2014 年 09 月 15 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2014 高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略摘要本题要求我们以嫦娥三号登月为背景，分析登月轨道参数，重点探讨了登月过程最具难度的着陆轨道设计优化，并对所使用的优化方案进一步作出了误差分析与灵敏度分析。
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则．我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题．我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料)，必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出．我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性．如有违反竞赛规则的行为，将受到严肃处理．我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人评分备注全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略摘要本文针对嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略的实际问题，以理论力学（万有引力、开普勒定律、万能守恒定律等）和卫星力学知识为理论基础，结合微分方程和微元法，借助MATLAB软件解决了题目所要求解的问题。
针对问题（1），在合理的假设基础上，利用物理理论知识、解析几何知识和微元法，分析并求解出近月点和远月点的位置，即139.1097 。
再运用能量守恒定律和相关数据，计算出速度v（近月点的速度）1=1750.78/v（远月点的速度）=1669.77/m s，，最后利用曲线的切线方m s,2程，代入点（近月点与远月点）的坐标求值，计算出方向余弦即为相应的速度方向。
针对问题（2）关键词：模糊评判，聚类分析，流体交通量，排队论，多元非线性回归一、问题重述嫦娥三号于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。
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：嫦娥三号软着路轨道设计与控制策略摘要本文主要为分阶段研究嫦娥三号的软着陆轨道设计与最优控制策略。
建立模型一确定近月点和远月点的位置，以及嫦娥三号速度大小与方向。
首先以月球中心为坐标原点建立空间坐标系，根据计算的作用力可知地球影响较小，故忽略不计。
然后将嫦娥三号软着陆看作抛物线的运动过程，计算在最大推力下的减速运动，求得月面偏移距离为，由此计算出偏移角度为15.25°。
从而得出近月点和远月点的经纬度分别为（34.76°W，44.12°N）和（34.76°E，44.12°S）。
最后在软着陆的椭圆轨道上，由动力势能和重力势能的变化，计算出嫦娥三号在远月点和近月点的速度分别为，沿轨道切线方向。
建立模型二和模型三确定着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略。
模型二主要对主减速阶段和快速调整阶段进行初步分析。
模型三分六个阶段确定轨道和最优控制策略，主减速阶段建立目标函数燃料，假设推力最大,将最优燃耗软着陆问题转化为最短时间控制问题，然后采用拟牛顿法和四阶Admas预测-校正得到；快速调整阶段采用重力转弯制导，在假设条件下对嫦娥三号进行受力分析，得到嫦娥三号的动力学模型，然后通过开关控制得到燃耗最优控制，并画出仿真图；粗避障阶段采用多项式制导，通过初始状态和末端状态反解多项式系数进而求取标称轨迹，然后将避障区域网格化，比较网格内的方差大小确定最优区域范围；精避障阶段需在满足本文提出的避障原则式下搜索全局最优解，以网格区域总体得分作为目标函数，得到最优区域为坐标附近，并以螺旋搜索法搜索安全半径的个数。
其余阶段仅对其做简单物理分析后绘制出六个阶段的着陆轨道。
建立模型四做相应的误差分析和敏感性分析。
首先以模型二为基础进行误差分析，当主减速阶段的推力、初始质量变化时，计算嫦娥三号质量和燃料消耗速率的变化趋势。
再以模型三为基础进行分析，对初始高度变化前后主减速阶段的的偏角和和着陆轨道进行对比分析并计算误差。
然后进行敏感性分析，主要利用蒙特卡洛分析着陆轨道的粗避障阶段和精避障阶段月面不同地形高度，对嫦娥三号降落时所需调整概率大小的影响，接着分析嫦娥三号着陆占地面积大小对着陆调整概率的影响。
关键字：抛物线、燃料、拟牛顿法、Admas、网格化、蒙特卡洛模拟1.问题重述嫦娥三号于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。
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，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）确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置，以及嫦娥三号相应速度的大小与方向。
（2）确定嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略。
（3）对于你们设计的着陆轨道和控制策略做相应的误差分析和敏感性分析。
2.问题的分析本文所研究的问题一主要为基础计算和物理知识,首先我们需要根据预定的着陆点的经纬度确定轨道，然后通过抛物线的运动计算出在月球着陆时的水平路程，然后计算出偏移角度，据此确定近月点的经纬度，而嫦娥三号的着陆轨道为过月球中心点的椭圆轨道，所以远月点的经纬度和近月点对称，则可以由近月点计算出远月点的经纬度。
最后因为在着陆轨道上卫星的能量守恒，则可以通过势能和动能的转换来计算嫦娥三号的速度和方向。
本文所研究的问题二主要为过程的最优控制和建立嫦娥三号软着陆轨道。
因为嫦娥三号的软着陆主要分为六个阶段，所以此问应分为六个阶段来求解。
主减速阶段采用燃料最优制导律来分析，建立着陆坐标系，将最优燃耗软着陆问题转化为最短时间控制问题，然后得到目标函数；快速调整阶段采用重力转弯制导，对嫦娥三号进行受力分析，得到嫦娥三号的动力学模型，然后计算出燃耗最优控制，并画出仿真图；粗避障阶段采用多项式制导，首先列出加速度、速度、位移的多项式，然后通过初始状态和末端状态反解多项式系数进而求取标称轨迹；精避障阶段首先设定嫦娥三号的体型大小，然后处理数据的数量级不同，最后在整个降落区域的范围内搜索最优着陆点；由于在缓速下降和自由落体阶段中，发动机已经关闭，故仅对其做简单物理分析。
最后通过整个分析得出总的着陆轨道。
本文所研究的问题三主要为着陆轨道和控制策略做误差分析和敏感度分析，需要对问题二所设计的着陆轨道和控制策略中的发动机推力、初始速度、初始高度进行误差分析。
然后进行敏感度分析，即对着陆轨道的粗避障阶段和精避障阶段月面不同地形高度对嫦娥三号降落时所需调整概率大小的影响，最后分析嫦娥三号着陆占地面积大小对着陆调整概率的影响。
3.模型的假设假设一：嫦娥三号与月球均不受其他行星及卫星的影响假设二：不考虑月球绕地及其他星球的公转和月球的自转假设三：将月球近似的看做标准球体假设四：嫦娥卫星的燃料消耗主要是在着陆的主减速阶段假设五：软着陆的四、五、六阶段着陆轨迹基本在同一平面内4.符号与公式的约定和说明：G=为引力常量，m、M分别为两物体质量，R为两物体距离，为两物体间的作用力：为物体质量，为物体在作用下产生的加速度：软着陆起始速度：加速度：平抛产生的距离：物体的动能（：物体的重力势能（：嫦娥三号的推力：偏好系数：降落地点总体得分：第段离散段的平均加速度由于本文使用参数和公式较多，其他公式和符号在具体模型中再做说明。
5.模型的建立与求解5.1模型一的建立5.1.1模型的假设由万有引力公式计算，再由牛顿第二定律计算地球和月球在近月点和远月点处的重力加速度。
表1 地球及月球在近月点和远月点的重力加速度（单位：）三号与月球影响很小，故可忽略不计。
所以本模型只考虑月球对嫦娥三号的影响。
5.1.2模型的分析根据附件2给出的软着陆过程示意图，即嫦娥三号将在近月点15公里处以抛物线下降，相对速度从每秒1.7公里逐渐降为零。
整个过程大概需要750秒，我们将其看作匀减速运动过程。
利用matlab绘制嫦娥三号绕月飞行的三维动态图，更直观的反应嫦娥三号的环月飞行，如图3（源程序见附录）：图2 嫦娥三号绕月轨道坐标图图3 嫦娥三号环月飞行同时由附件二所给的嫦娥三号着陆区域和着陆点示意图可知，只要保证嫦娥三号的着陆区域在虹湾着陆区，则认为着陆成功。
为保证嫦娥三号以最大概率降落到精准的着陆点和虹湾着陆区，经分析后得出，选择以北纬44.12°作为软着陆的绕月轨道。
在这种确定纬度的绕月轨道中，月球对嫦娥三号的万有引力，可以分解为两个方向。
一个是绕月的向心力，一个是与绕行面相切的力，则选择最终状态为绕赤道运行更为准确。
故根据实际分析，嫦娥三号的绕月平面应与南北极轴重合。
图4 嫦娥三号绕月飞行轨道分析5.1.3模型的建立与计算据了解，嫦娥三号主发动机是目前中国航天器上最大推力的发动机，能够产生从1500牛到7500牛的可调节推力，故可根据推力范围求取嫦娥三号的加速度范围。
并用最大的加速度计算平抛产生的距离。
主减速段看作平抛运动：起始速度加速度的取值范围平抛产生的距离（图5 嫦娥三号抛物示意图由上图，并结合计算所得的抛物距离，得到准备着陆的点与软着陆点相差15.25°，即可算出近月点的经纬度，同时根据对称性，又可求得远月点的经纬度。
由附件所给条件可知距离月球表面15km时，速度的大小为，则此速度看作近月点速度，在稳定的轨道下，从近月点到远月点可看作重力势能和动能相互转换的过程，而远月点距离地球表面为100km，可以计算重力势能的变化，即可算出远月点的速度：(1)根据以上公式可得出近月点与远月点的速度（速度方向沿轨道切线方向），连同经纬度，如下表所示：表6 近月点、远月点位置与速度5.2模型二的建立5.2.1模型的分析本模型主要对主减速阶段和快速调整阶段进行初步分析首先分析嫦娥三号在此阶段的的受力情况，假设受力与竖直方向的夹角为：图7主减速阶段受力分析图图8 不考虑质量变化时的受力分析利用动量守恒定律可得：(2)(3)由题目和附件可知，嫦娥三号在运行过程中有燃料的消耗，本模型分为两种情况考虑，一种为考虑质量变化，另一种为不考虑质量变化。
由于主减速阶段燃料消耗很大，故作为质量变化考虑；而快速调整阶段速度很小，质量变化很小，故作为质量不变考虑。
考虑质量变化（主减速阶段），推力大小此阶段的燃料的消耗量为不考虑质量变化（快速调整阶段）：由于值较小，可以通过姿态调整发动机进行微调,假设此阶段质量的变化较小，则可以假设质量基本保持不变。
通过受力分析，可得到以下分析式：最后得到燃料消耗为(4)5.1.2模型的建立建立目标规划函数，计算最少的燃料消耗。
由分析阶段的计算可以得出总燃料消耗量：(5)由表达式可以画出总燃料消耗量与质量和时间的关系图9 总燃料消耗量与时间的关系由图可以看出，嫦娥三号的质量随时间递增而减少，而燃料的消耗随着时间递增而增加。
5.3模型三的建立本模型为分阶段深入分析嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略。
5.3.1主减速阶段制导控制律（燃料最优率制导[2]）●模型的准备拟牛顿法是求解非线性优化问题最有效的方法之一。
拟牛顿法只要求每一步迭代时知道目标函数的梯度。
通过测量梯度的变化，构造一个目标函数的模型使之足产生超线性收敛性。
构造目标函数在当前迭代的二次模型和割线公式预估—校正算法的方法包括三步四阶Adams外插法和三步四阶Adams内插法为了保证计算得精度，本文采用内插法●模型的分析与建立嫦娥三号主减速阶段从距离月球表面15km开始，由初速度为开始主减速。
建立二维模型描述嫦娥三号在此阶段的运动。
令月心O为坐标原点, y 指向动力下降段的开始制动点, x 向着陆器的开始运动方向，见下图：图10 着陆坐标系由坐标系可建立嫦娥三号的质心动力学方程，描述如方程组（6）：（6）式中: ,,和分别为嫦娥三号的月心距、极角、角速度和质量;为嫦娥三号沿方向上的速度;为制动发动机的推力(固定的常值或0) ;为其比冲;为月球引力常数;为发动机推力与当地水平线的夹角即推力方向角。
