重力不同引起的载人月球车操纵差异分析

为分析月球与地球重力差异对驾驶员所带来的操纵影响,推导了载人月球车操纵动力学方程.基于径向基神经网络和间接逆模型的训练方法,建立以行驶轨迹为输入、驾驶员操纵转角为输出的载人月球车操纵动力学逆系统.采用两种不同类型的间接对比形式,包括地球重力条件下重复月面行驶的轨迹路线和月球重力条件下重复地面行驶的轨迹路线.将正弦函数和斜坡阶越函数作为驾驶员操纵输入,获得月球或地球重力条件下的行驶轨迹,并利用逆系统求解得到不同重力条件下行驶相同轨迹时驾驶员的操纵转角.结果表明,驾驶员在月球重力条件下需要做出更大的操纵转向角度、更快的操纵转向速度、更高的操纵转向变换频率,并且在月球重力条件下更不容易重复地球重力条件下的相同行驶轨迹.这说明载人月球车在月球重力条件下的操纵性能较差.     

载人月球车等效侧倾刚度和阻尼计算方法

载人月球车是月面探测必不可少的探测工具,以载人月球车为主的月面活动技术是载人探月及建立月球基地的关键技术。载人月球车移动系统作为承载平台不仅要承担一定的重量,还要保证宇航员在行驶中安全,需要研究其操纵稳定性,而在进行其操纵动力学建模时,等效侧倾刚度和阻尼取值的准确性直接影响其侧翻安全性计算的准确性。在通过对双横臂扭杆悬架结构的载人月球车瞬时侧倾刚度和阻尼进行数学建模时,发现其随车身的侧倾运动发生变化,而不为定值;当采用整个侧倾运动过程中的能量等效的方法,得到的等效侧倾刚度随车身的侧倾运动变化较小,接近定值。因此对不同的等效侧倾刚度与阻尼的取值方法下操纵动力学方程的计算结果与载人月球车的操纵动力学仿真结果进行对比与分析,得到较为精确的等效侧倾刚度和阻尼的取值方法,为载人月球车的操纵动力学和侧翻安全性的研究奠定基础。     

具有解耦功能的二维倾角模拟装置

星球探测车是人类进行星球探测必不可少的工具,为了对星球探测车在实验室内进行崎岖地形上的模拟试验,采用一个具有二维倾角功能的运动平台,并搭配不平路面的模拟来实现崎岖的地形模拟。通过深入研究运动平台的二维运动特性,发现两侧均采用曲柄导杆机构驱动,并同时进行两个方向的倾斜运动时,此空间机构的二维运动具有耦合特性,于是使用补偿铰链来实现对二维耦合运动的解耦。通过对提出的机构进行理论推导分析,并使用仿真与试验进行验证,最终实现了运动平台的两个方向上同时倾斜运动并互不干涉,为星球车崎岖地形模拟试验奠定了基础。     

地面重力条件模拟月面载人月球车直线加速的驱动算法

宇航员驾驶载人月球车行驶于月面松软地形,为了预先熟悉其驾驶特性,需要对宇航员在地面进行相关的驾驶训练和实验。当使用地面模拟车对月面载人月球车直线加速行驶进行模拟时,地面与月面的重力差异会导致相同车轮驱动方式产生不同的整车直线加速度。针对上述问题,基于地面力学理论和被动滑转原理,建立载人月球车整车直线加速的牵引力模型,分析月面载人月球车与地面模拟车产生相同直线加速度的条件,推导了地面车轮力矩控制月面载人月球车整车直线加速模拟算法。使用相同质量和相同载荷两种不同形式的地面模拟车,验证了直线加速模拟算法的可行性。计算结果表明：在上述两种形式条件下,使用直线加速模拟算法力矩驱动的地面模拟车,均可与月面载人月球车保持相同的整车直线加速度模拟,而不使用直线加速模拟算法的地面模拟车无法获得与月面载人月球车相同的直线加速度。