松软月壤上融合电机驱动的月球车动力学仿真.pdf

本文得到上海市科委资助,与中国航天科技集团公司第八研究院合作, 项目名称为“基于多规律仿真的月球车自主漫游仿真平台”(项目编号: 08DZlll0300)。万方数据 AThesis fortheDegree ofMaster inMechanicalDesign and Theory Dynamic Simulation forLunar Rover Integrated Motor Drive onMoon SoftSoil By Zhang Yunzhi Supervisor:Professor Gong Yunpeng Northeastern University June 2011 万方数据独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=￡L思0 靴敝储摊:抓边日期:2口/,.∥.L汐学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。半年口一年口一年半√两年口鬻警联鬻璺毛、2≤万方数据东北大学硕士学位论文摘要松软月壤上融合电机驱动的月球车动力学仿真摘要月球车是月球探测工程的重要组成部分,也是实现月球探测目标不可缺少的重要媒介。随着虚拟现实技术的发展,设计者可以在计算机上模拟任何复杂环境,建立各种类型的月球车模型,并能快速、经济、有效的对月球车模型进行运动学和动力学仿真分析,对验证、评价、改进月球车模型设计方案起到巨大的作用。电机驱动作为月球车动力学的重要组成部分,为月球车在环境非常复杂的月面巡游提供直接的动力源,也是路径规划、躲避障碍、重置运动目标等各种运动控制算法的直接控制对象。电机驱动仿真的融合为月球车结构的设计及优化和运动控制算法的设计验证提供一个理想的集成环境。本文研究电机驱动控制下的月球车动力学仿真体系,首先对刚性车轮与软质地面相互作用的简化数学模型做了改进和补充,改进后的模型可以较为真实有效地反映月球车在月球表面行走时的轮一地相互作用;其次融合了电机驱动模块,采用双闭环直流调速系统的工作原理,建立了电机驱动模型,并实现了电机驱动模块,来模拟电机驱动作为动力系统的输入输出;最后,在基于Vortex的多体动力学仿真环境中,集成了软土动力学计算模块和电机驱动模块,对整车进行复杂月面工况下的仿真分析。论文将软土动力学计算和电机驱动仿真融合到基于Vortex的月球车动力学仿真体系中,并通过实际试验,开发的平台为中国月球车未来登月提供了理想的的动力学分析及控制策略验证环境。关键词:月球车;软土动力学;电机驱动:虚拟样机万方数据 Abstract Lunar exploration rover is allimportant part ofthemoon exploration project,and the indispensable medium inrealizing themoon exploration thetechnology of virtual reality evolves,designer Can simulate plex environment on puter and establish various types of rover technology of virtualreality iseconomic and effective for rover model kinematics and dynamics simulationanalysis,and italsohave great effects inverifying,evaluating andimproving design plans oftheprototype. Asanimportant part oflunar rover dynamics,motor drive provide thepower forlunar roverdirectly,and it’Salsothe direct controlobject ofkinematics control algorithms,such as path planning,avoiding obstacles,resetting movingtargets, simulation ofmotor dr