在我国航天的远景规划中,实现载人登月占据着极其重要的地位。能否成功实现载人登月标志着一个国家综合航天水平的高低,我国也将在“嫦娥工程”的第二阶段中实施月球软着陆探测。本文结合科研项目“二维平动运动装置和着陆月面模拟器的设计”对月球探测器在登月软着陆时的制导算法进行了深入的研究。首先,本文深入分析了探测器在动力下降段的受力情况,通过合理选取坐标系建立探测器在软着陆过程中的动力学模型,以燃耗最优作为性能指标分别设计了神经元PID自适应制导律和基于最优角度线性逼近的显式制导律,并分别对两种制导算法进行了仿真。仿真结果表明显式制导律在保证燃耗最优的同时大大降低了迭代计算的次数,与神经元PID自适应制导律相比更适应实际工程的闭环制导。其次,本文根据实际软着陆的特点提出了在远月段采用理论最优制导法的开环制导律,应用庞特里亚金最优原理给出了最优制导算例。针对普通打靶法在求解最优控制变量时的缺陷和不足,本文提出了一种基于改进打靶法的最优制导律,仿真结果表明改进打靶法能大大降低迭代计算时间,提高最优制导法的实时性。同时为了提高探测器在软着陆最终着陆段的着陆安全性,本文给出了在近月段采用基于制动发动机组的重力转弯制导律,并对其软着陆安全性进行了仿真。仿真结果表明在远月段采用开环制导、近月段采用重力转弯制导能够在保证燃耗最优的同时,有效提高软着陆的安全性和可靠性。最后,本文根据实际工程项目“平动运动装置和着陆月面模拟器”的控制要求编写了月球软着陆的仿真软件,同时综合考虑伺服控制系统的需求和运动控制算法的复杂性,在工程中采用积分分离PID控制作为伺服控制系统的控制算法,并在平动运动装置上进行了探测器软着陆的悬停平移段和垂直下降段的仿真试验,获得了两轴的位置跟踪数据和速度跟踪数据。仿真试验结果表明二维平动伺服控制系统具有很好的控制性能。