發(fā)布時(shí)間：2020-06-03 00:18

【摘要】：目前世界各國(guó)都在積極地探索地外天體,載人月球車(chē)作為宇航員探索月球執(zhí)行科學(xué)任務(wù)的工具成為了研究的熱點(diǎn)。地面車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是輕量化和線控轉(zhuǎn)向,而載人月球車(chē)類(lèi)似于地面車(chē)輛,同樣需要提高操縱穩(wěn)定性,并得到可調(diào)節(jié)的路感,由此就帶來(lái)了載人月球車(chē)操縱控制和路感模擬的問(wèn)題。本文結(jié)合地面車(chē)輛的路感模擬技術(shù)和載人月球車(chē)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu),完成了對(duì)載人月球車(chē)模型的轉(zhuǎn)向盤(pán)操縱控制和路感模擬,并對(duì)搭建的路感模擬仿真平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)仿真驗(yàn)證。本文首先分析了載人月球車(chē)特殊的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式,建立了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模型。結(jié)合載人月球車(chē)操縱動(dòng)力學(xué)模型,建立了包含轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向,車(chē)身側(cè)向平移,橫擺和側(cè)傾四自由度的整車(chē)操縱動(dòng)力學(xué)模型。在一定的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角輸入下,對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)角和車(chē)身側(cè)向加速度以及橫擺響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析。并且通過(guò)仿真得到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中中央轉(zhuǎn)向器臂斷開(kāi)點(diǎn)上的受力,對(duì)比了在月地不同重力條件下,載人月球車(chē)在不同行駛工況下的路感。然后,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱控制。根據(jù)線控轉(zhuǎn)向控制的主要目標(biāo),設(shè)計(jì)了PD控制器。建立了轉(zhuǎn)向盤(pán)外部設(shè)備的參考轉(zhuǎn)角,作為轉(zhuǎn)向盤(pán)的跟蹤軌跡。采用了新的差分方法求解轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度和角加速度,并設(shè)計(jì)了力矩觀測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪行駛回正力矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)受到的手力的觀測(cè),對(duì)控制模型進(jìn)行了改進(jìn)。同時(shí),在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,完成了對(duì)觀測(cè)器和控制模型的仿真驗(yàn)證。其次,建立了路感計(jì)算模型。并根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的具體參數(shù)分析計(jì)算了從車(chē)輪傳遞到斷開(kāi)點(diǎn)處受力的比例大小,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得了關(guān)于彈性篩網(wǎng)輪的車(chē)輪行駛回正力矩的計(jì)算參數(shù)。參考地面車(chē)輛路感的各部分組成,針對(duì)載人月球車(chē)得到了相應(yīng)的路感組成部分及其計(jì)算公式。并設(shè)計(jì)了各部分的權(quán)重參數(shù)和各部分計(jì)算參數(shù),方便后續(xù)調(diào)節(jié)出需要的路感。最后,在Vortex多體動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)中,結(jié)合控制模型和路感模型,完成了載人月球車(chē)路感模擬仿真系統(tǒng)的搭建。另外,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)操縱者的視覺(jué)刺激,加入了月球表面地形,宇宙星空背景和遠(yuǎn)處運(yùn)轉(zhuǎn)的天體。完成了操縱控制的仿真分析,并根據(jù)設(shè)定的路感客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)調(diào)節(jié)路感參數(shù)最終得到了可以反映月面行駛車(chē)輪受力情況,并在一定速度范圍內(nèi)合理的路感。然后通過(guò)在不同路面上的仿真測(cè)試,驗(yàn)證路感模擬可以反映路面狀況的不同。
【圖文】：

較為真實(shí)地反映載人月球車(chē)月面行駛路究現(xiàn)狀車(chē)研究現(xiàn)狀對(duì)載人月球車(chē)有不同程度的研究，一般按其上增載人月球車(chē)和有可增壓裝置載人月球車(chē)[6]。置載人月球車(chē)沒(méi)有增壓艙，或稱為居住艙，宇航的科學(xué)探測(cè)任務(wù)[7]。人類(lèi)登月任務(wù)的載人月球車(chē)是阿波羅月球巡游車(chē)[8航員。阿波羅 15，16 和 17 的宇航員正是憑借著，以及橫越比早期任務(wù)中的宇航員更為廣大的距地折疊，并在著陸后，借助于彈簧展開(kāi)。其設(shè)計(jì)并輕松地在月球表面風(fēng)化土地上移動(dòng)。月球車(chē)是屬的防滑條。設(shè)計(jì)師沒(méi)有采用實(shí)心或充氣橡膠輪是它的設(shè)計(jì)使用期并不長(zhǎng)。

展開(kāi)進(jìn)行工作。其基本參數(shù)為，整車(chē)空載質(zhì)量 201kg，整車(chē)進(jìn)速度最快為 10km/h-12km/h。AN 雙模式載人月球車(chē)[6]，1989 年由 NASA 設(shè)計(jì)，車(chē)輪構(gòu)型池進(jìn)行供電，方便在美國(guó)的“90-Day-Study”月球基地概念所以又被稱為“本地運(yùn)輸車(chē)”。艙的載人月球車(chē)配備有壓力艙，因此宇航員在增壓艙或居就可以工作，同時(shí)也就沒(méi)有太多關(guān)于操作時(shí)間的限制，，便學(xué)任務(wù)。弗吉尼亞?wèn)|理工學(xué)院的學(xué)生提出的可增壓月球車(chē)[6]，它的增 4 米，長(zhǎng)為 5 米的圓柱形艙構(gòu)成，中間有通道相聯(lián)。動(dòng)力，最大速度 29.4km/h，常速可以達(dá)到 14.7km/h。采用 8.5續(xù)工作 14 天。如圖 1-2 a)所示。 極地月球車(chē)[9]，最大活動(dòng)范圍可達(dá) 100km，采用燃料電池，6kw，平均為 2.5kw 輸出。自身可運(yùn)輸 500kg 的物品，而且載荷為 50kg，總重量為 23-25t，可連續(xù)工作六天。如圖 1-
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V476.3;V448.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 門(mén)樹(shù)東;王平;趙陽(yáng);劉春來(lái);;載人月球車(chē)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2015年08期

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5 倪常斌;汽車(chē)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模與控制策略研究[D];東北大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2693992