月面巡视探测器路径规划性能评估算法

通过分析月面巡视探测器路径规划性能对算法进行评估,提出路径规划算法性能的量化评估函数,并经过实验验证评估函数的可行性。针对巡视探测器常用的两种全局规划算法和两种局部规划算法,通过评估函数的理论分析和实验验证得到更适应于月面巡视探测的路径规划搜索算法。这种评估算法路径规划性能的量化评估函数,不仅可行而且具有通用性,同样适用于其他的路径规划搜索算法。     

电动轮车驱动防滑控制策略的研究

针对四轮驱动电动轮车的研发,设计了基于电机转矩的车轮滑移率估算器,对用于驱动防滑的模型跟踪控制算法（ MFC）和最优滑移率PI控制算法进行了深入分析及优化,设计了基于滑移率估计的模糊控制算法,依据车辆单轮动力学模型对这3种驱动防滑控制算法进行了仿真分析。仿真结果表明：3种控制算法均可充分利用路面附着条件,有效进行驱动防滑控制,使汽车具有较好的稳定性。基于滑移率估计的模糊控制算法使汽车具有较好的动力性;最优滑移率控制算法使汽车具有较好的经济性;模型跟踪控制算法不需要依赖路面识别技术,算法简单,成本较低。     

面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统

为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.     

纯电动汽车用永磁同步电机空间矢量控制系统建模与仿真

在分析小型纯电动汽车动力学方程和永磁同步电机PMSM数学模型的基础上,建立PMSM驱动汽车的数学模型,并利用空间矢量脉宽调制技术和模糊PID控制算法设计了车速-电流双闭环控制系统,以驱动汽车变速运行。在Matlab 7.6/Simulink环境下搭建了纯电动汽车车速-电流双闭环控制系统动态仿真模型,依据行驶需求对电动汽车在某档位的车速与转矩进行了仿真分析,并对控制策略进行了静、动态性能验证。仿真结果表明:该系统具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,为实际纯电动汽车驱动控制系统的分析与设计提供了新的思路。     

基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机的动态仿真模型

基于开关磁阻电机的基本方程式,利用MATLAB—SIMULINK环境下的基本模块。搭建了一个开关磁阻电机驱动系统的动态仿真模型,可对给定参数的开关磁阻电机的动态特性进行仿真．此模型具有仿真便捷,结果直观,便于对开关磁阻电机的动态特性进行分析等特点,从而可为优化该类电机的设计和控制策略提供依据．     

基于最优滑转率识别的电动轮车驱动防滑模糊控制研究

根据轮毂电机输出转矩可独立控制和易于测量的特点,提出了利用轮毂电机的转矩和角加速度来识别车轮最优滑移率的方法,并采用模糊控制的方法对各车轮滑转率进行控制以保证整车行驶稳定性。根据4轮轮毂电机独立驱动的高速电动轮试验车结构,在ADAMS中建立了其18自由度的整车动力学模型。通过Matlab与Adams的联合仿真,分析了采用该驱动防滑模糊控制方法时,车辆在低附着路面、高附着路面和对接路面上加速行驶时的行驶轨迹、各车轮滑转率和转矩分配,并与驱动防滑模型跟踪控制方法作对比,验证了该控制方法的有效性。     

基于DSP的高速陀螺转子控制系统

为控制力矩陀螺高速转子系统寿命试验设计伺服系统,实现对高速转子的稳速控制,选用无刷直流电机作为伺服系统执行结构。从电机结构出发,分析工作原理,建立数学模型。对控制系统进行建模仿真,验证系统可行性。硬件平台以DSPF2812为核心设计控制模块,采用桥式驱动电路和功率驱动作为逆变器驱动电机。软件则采用C语言在CCS环境下实现PID控制算法完成对电机转速的控制实现。实验结果表明,本系统稳定性好、控制精度高、响应迅速,满足高速转子寿命试验测试要求。     

轮毂式电动车电子差速系统的动力学仿真

以双后轮驱动的电动汽车为研究对象,针对轮毂电机驱动的电动汽车,建立了汽车直线行驶和转向行驶的二自由度电动汽车模型,利用Matlab/Simulink软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明,每个驱动轮的附着系数较高,车辆能获得更大加速度或减速度。     

直线电机伺服系统的无模型自适应控制

针对直线电机对扰动和系统参数变化的敏感性和由于摩擦力和推力脉动使系统具有明显的非线性特性,设计了基于C-SPACE实时仿真系统的无模型控制器,用Matlab/Simulink搭建了控制算法,并进行了硬件在回路仿真,采用基于紧格式线性化方法的无模型自适应控制方法,对应用C-SPACE实时仿真系统进行了算法分析。此外,对无模型控制算法和常规PID算法进行了分析比较,实验结果表明,无模型自适应控制算法在控制直线电机时的控制效果都要优于PID控制,比PID算法更为简洁化。     

空间机器人的可变增益滑模控制方法

针对空间机器人抓捕目标的轨迹跟踪过程,提出了一种基于可变增益的滑模控制算法,并利用MATLAB/Simscape对空间机器人的理论动力学模型和控制算法进行了仿真校验。首先,基于拉格朗日法构建了空间机器人的动力学模型,并给出了系统参数不确定时的动力学方程。设计了一种滑模控制器,在控制器中引入了可变增益,该增益可根据系统的不确定性和系统的运动状态进行调整,从而使控制器具有很强的鲁棒性。基于Simscape Multibody软件模块,对空间机器人的理论动力学模型进行了验证。在此基础上,针对多关节运动和系统模型不确定两种情形,利用可变增益滑模控制算法进行了空间机器人的轨迹跟踪仿真实验。实验结果表明,与传统的计算力矩法相比,本文提出的控制算法呈现出更高的运动控制精度和误差收敛速度。     

两轮并列式月球车的性能及其稳定性分析

随着国内外新一轮探月高潮的掀起,新型的月球车越来越受到人们的关注.文章提出了一种两轮并列式月球车结构以适应月球探测的特点和要求,并对两轮车的驱动原理和性能进行分析,为月球车的应用提供理论基础和参考依据.两轮车行走中箱体平台的稳定性是其在视觉导航及多车对接应用中的关键环节,针对箱体平台的稳定性对两轮车系统进行建模仿真并提出了两轮车系统的模拟控制方案.仿真结果表明采用状态反馈控制可以有效的实现两轮车系统的稳定性控制.两轮并列式月球车的特点和稳定性分析为新型探月车的研究提供新思路.     

基于力反馈手柄的移动载人月球车操作控制系统

移动载人月球车相关技术的研究是我国未来载人登月探测的重要任务.根据载人月球车的需求,本文从航天员操作舒适度和操作工作空间出发,设计了一种面向载人月球车操作的力反馈手柄,在具体的场景设计下可以带给航天员力触觉感受,辅助航天员进行安全、有效的驾驶行为.基于力反馈手柄的移动载人月球车操作控制系统包含力反馈手柄、硬件系统、软件系统.力反馈手柄主要由二自由度旋转机构、手杆、带光编码器的直流电机组成;硬件系统为STM32单片机及相关接口电路,STM32作为下位机接收来自上位机的指令信号和力反馈信息,并且向上位机反馈手柄位置信息;为完成移动载人月球车操作控制系统的仿真测试,软件系统是基于unity3D所开发的月球车驾驶场景,搭载使用虚拟传感器,做出驾驶行为决策解算出相应的力反馈信息.实验结果表明,力反馈手柄能较好地辅助航天员操纵载人月球车,有效提升了载人月球车的驾驶效率和安全性.     

基于ADAMS的六轮月球车动力学建模与仿真

针对月球的复杂地形环境,利用ADAMS软件建立六轮摇臂-转向架式月球车的三维仿真模型,对其进行动力学仿真分析,获得了月球车各部件和整车的动力学特性曲线,为月球车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据.     

基于刚柔耦合模型的月球车振动特性仿真

为了分析月球车在月表环境下的振动特性,将其作为一个刚柔耦合多体系统,基于三维实体造型和多体动力学分析软件建立了刚柔耦合动力学模型。根据美国国家航空航天局的研究,建立了月球表面位移功率谱数学模型,结合谐波叠加法获得了月表不平度。以六轮月球车样机JLUIV-6为研究对象,通过典型越障工况试验验证了所建模型的可靠性。以月面不平度作为振动激励对所建立的动力学模型进行了仿真,分析了月球车车体的振动响应及振动加速度幅频特性。结果表明,月球车在0.8～1.8Hz处存在明显的共振区域,为月球车系统设计及优化提供了依据。     

六圆柱-圆锥轮式月球车多轮协调运动控制研究

月球车的运动控制是月球车完成探测任务的前提.为实现月球车前进、后退和转向等基本运动功能,对六圆柱-圆锥轮式月球车的多轮协调运动控制进行了研究.根据六圆柱-圆锥轮式月球车的机构原理和结构特点,给出了月球车车轮的运动学约束条件,建立了月球车的运动学约束模型,针对月球车的基本运动要求,推导了月球车六轮协调运动的控制模型,并基于实时Linux和PC104总线计算机的车载计算机运动控制系统,对月球车的运动控制进行了实验研究.研究结果证实了六轮协调运动控制模型的正确性,为月球探测车的运动控制系统设计及月球车的自主避障功能等奠定了理论基础.     

分箱式月球车的预测控制

设计了适应月球探测的分箱体可折叠的月球车移动机构.具有很大的柔性和很强的环境适应能力.为解决该移动系统的控制复杂性.基于一定的规则对复杂的月球车非线性模型进行建模,采用有控制约束的准Min-Max模型预测控制,实现从一个位置到另一个位置的运动.通过求解线性矩阵不等式(LMI)的凸优化获得状态反馈控制律,而LMI的可行性保证了闭环系统的稳定性.仿真表明在满足控制约束的条件下,采用预测控制实现对月球车移动系统目标探测是可行的.     

月球车连杆式差速平衡机构的运动学分析

为了提高月球车运动时车体平稳性和车轮承力平衡性,设计了连杆式差速平衡机构,利用ADAMS软件建立了该机构的三维仿真模型,对其进行了运动学建模、计算和运动仿真,分别获得了机构主要构件运动计算数据曲线和运动仿真曲线,对比验证了建立的运动学模型的正确性和设计的差速平衡机构对车体运动平稳性的作用,样机实验结果与理论计算及仿真结果较好吻合,进一步验证了分析方法和结论的正确性.     

Kinematic modeling and analysis of novel eight-wheel lunar rover

A new kind of eight-wheel lunar rover is developed, which is a complex closed-chain system and has good capabilities of climbing slope, surmounting obstacles and adapting to uneven terrain. In this paper, the mechanical structure of the novel eight-wheel lunar rover is introduced, forward and inverse kinematic models of the rover are established according to the closed-chain coordinate transformation and instantaneous coincidence coordinate. Based on structural characteristics, its kinetic characteristics are analyzed. Wheel slippages are separated and calculated, and a method for closed-loop control modification using wheel slip estimation during the model establishment is proposed. The results can be applied to the motion control of lunar rover.     

八轮扭杆摇杆摇臂月球车运动控制研究

详细分析了八轮扭杆摇杆摇臂月球探测车轮子的运动情况和受力分析,提出了5种轮子操作模式,指出月球车在自由操作模式下的运动是比较理想的,机构间的能量损耗是最小的。讨论了对于在复杂环境中轮式探测车的电机驱动模式的选择对探测车运动稳定性的影响。用轮子操作模式的观点分析了3种简单电机驱动模式下月球车在平坦和崎岖地形中的不同运动情况。根据八轮扭杆摇杆摇臂月球探测车的机构特点,结合轮子操作模式,利用月球车机构特征和速度匹配原理,提出一种具有良好地形适应能力运动控制算法,把它融合到了整个运动控制系统当中,提高了月球车在崎岖地形中的运动性能。通过野外环境中的实验证明了运动控制模型的合理性和构建系统的可靠性。     

月球车轮地相互作用力学模型解耦及其应用

针对高度耦合的月球车轮地相互作用力学积分模型很难在实际中应用的问题,采用应力分布线性化、忽略比重较小的耦合项等方法,推导了解耦的封闭解析模型.利用轮地相互作用测试平台,对具有不同尺寸和不同轮刺的6种车轮进行试验.基于解耦模型研究了土壤参数的辨识方法,对轮地作用过程中的8个未知参数进行了辨识,并利用试验数据验证了该方法的...