【摘要】：火星車移動(dòng)系統(tǒng)在地面的性能測(cè)試是火星車在設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段的一個(gè)重要組成部分。移動(dòng)系統(tǒng)的性能測(cè)試主要包括牽引性能測(cè)試,真空環(huán)境耐疲勞特性等�；鹦擒囈苿�(dòng)系統(tǒng)的牽引性能是影響火星車在太空環(huán)境中能否完成任務(wù)的主要因素。本文圍繞火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能的測(cè)試進(jìn)行測(cè)試裝置的研究,開展移動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試裝置動(dòng)力學(xué)模型的研究以及測(cè)試裝置閉環(huán)控制律的研究,并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,為未來火星車型號(hào)研制提供必要的技術(shù)支撐。針對(duì)火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能的測(cè)試要求,研制了一套具有車輪速度跟隨以及火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引阻力加載能力的測(cè)試裝置。在此裝置的研制過程中完成了火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能測(cè)試裝置機(jī)械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì),基于Labview Real-time模塊完成了測(cè)試裝置實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了人機(jī)交互軟件界面,實(shí)現(xiàn)了測(cè)試裝置的數(shù)據(jù)采集、處理及實(shí)驗(yàn)調(diào)試等功能。完成了火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能測(cè)試裝置硬件、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。針對(duì)測(cè)試裝置中車輪隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,通過分析鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)得出了鏈傳動(dòng)的柔性運(yùn)動(dòng)特點(diǎn);建立了車輪隨動(dòng)以及火星車牽引阻力加載系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,得到了系統(tǒng)摩擦阻力矩的辨識(shí)方法;在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上,就移動(dòng)系統(tǒng)牽引阻力加載系統(tǒng)、車輪隨動(dòng)系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)了恒拉力閉環(huán)控制律、車輪速度隨動(dòng)控制律及同步控制律,并完成了穩(wěn)定性分析。在火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)部分,采用勻速空載、正弦空載跟蹤的鏈傳動(dòng)測(cè)試以及移動(dòng)系統(tǒng)與鏈傳動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)、移動(dòng)系統(tǒng)牽引阻力加載測(cè)試實(shí)驗(yàn)的方案�？蛰d勻速的鏈傳動(dòng)實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果表明:鏈傳動(dòng)速度響應(yīng)誤差在5%以內(nèi),其自身阻力矩的大小為0.37Nm;通過鏈傳動(dòng)正弦空載跟蹤的測(cè)試實(shí)驗(yàn),得到了加載電機(jī)對(duì)反復(fù)加速減速的速度跟蹤效果;火星車移動(dòng)系統(tǒng)與測(cè)試裝置的同步性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:車輪隨動(dòng)系統(tǒng)具有良好的隨動(dòng)跟蹤性能;對(duì)火星車移動(dòng)系統(tǒng)牽引阻力加載的測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:牽引阻力加載的誤差在5%以內(nèi),測(cè)試裝置滿足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和功能要求。
【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
【分類號(hào)】：V416;V476.4
【圖文】：

沒有太多的研究。本實(shí)驗(yàn)室立足于航天，在星球車牽引性能測(cè)試年的研究，目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制成功用于測(cè)試車輪與土壤相互置。士課題來源于中國(guó)空間技術(shù)研究院《火星車初樣性能測(cè)試系統(tǒng)移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能測(cè)試裝置的研究。車移動(dòng)系統(tǒng)牽引性能測(cè)試裝置主要包括移動(dòng)系統(tǒng)牽引阻力加載統(tǒng)，牽引阻力加載系統(tǒng)用于評(píng)估移動(dòng)系統(tǒng)在行走過程中的牽引護(hù)的作用；車輪隨動(dòng)系統(tǒng)用于車輪行駛速度跟隨，模擬車輪負(fù)況下的車輪工作性能[7]。，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的測(cè)試裝置是采用車輪-土壤相互作用機(jī)理來測(cè)試。如圖 1-1 所示，主要包括沙箱、二維搖臂轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、主支撐部行火星車的性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，在沙箱中鋪設(shè)有模擬火星壤，被測(cè)火星星車可以在沙箱內(nèi)行走，沙箱四周有擋板，限制行駛范圍；二維模擬崎嶇地形，通過調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的 X 軸和 Y 軸的擺動(dòng)角[9]。

圖 1-2 輪胎性能測(cè)試系統(tǒng)[11]圖 1-3 輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試系統(tǒng)[12]另外，2005 年日本的普利司通成功研制了 綜合路面模擬 技術(shù)[13]�？梢酝ㄎ龈鞣N復(fù)雜的路面情況，對(duì)輪胎的行駛狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)可以與該公司研發(fā)的 地形結(jié)構(gòu)模擬技術(shù) 、 浸水模擬技術(shù) 以及 雪地模擬技術(shù) 組成全面的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，適用于多種復(fù)雜的路面情況，為輪胎花紋的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助根據(jù)不同路面設(shè)計(jì)不同輪胎花紋成為可能。為了解決輪胎在冰雪路況以及水況進(jìn)行試驗(yàn)代價(jià)昂貴的問題，日本的住友橡膠工業(yè)公司研制了一種專門用用試輪胎在冰雪地面的附著力以及水滑性的裝置[14-16]。整個(gè)實(shí)驗(yàn)在一個(gè)環(huán)境可的密閉倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的需求進(jìn)行調(diào)控，這使得試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行，此外，該實(shí)驗(yàn)裝置可以保證被測(cè)輪胎始終與新鮮的冰面接觸，保證了實(shí)據(jù)的實(shí)時(shí)性與可靠性。如圖 1-4 所示，是 NASA 贊助麻省理工大學(xué)研制的星球車測(cè)試平臺(tái)，該測(cè)臺(tái)主要進(jìn)行車路與土壤相互作用的實(shí)驗(yàn)�？梢詼y(cè)試車輪在行走過程中的各種性能、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能以及各種速度與加速度參數(shù)。研究人員們利用該裝置進(jìn)大量的試驗(yàn)研究，建立了關(guān)于星球車牽引力、土壤力學(xué)性能以及車輪驅(qū)動(dòng)力矩

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2716124