發(fā)布時間：2020-06-16 13:42

【摘要】：火星車移動系統(tǒng)在地面的性能測試是火星車在設(shè)計及實驗驗證階段的一個重要組成部分。移動系統(tǒng)的性能測試主要包括牽引性能測試,真空環(huán)境耐疲勞特性等。火星車移動系統(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系統(tǒng)牽引性能的測試進行測試裝置的研究,開展移動系統(tǒng)測試裝置動力學模型的研究以及測試裝置閉環(huán)控制律的研究,并進行試驗驗證,為未來火星車型號研制提供必要的技術(shù)支撐。針對火星車移動系統(tǒng)牽引性能的測試要求,研制了一套具有車輪速度跟隨以及火星車移動系統(tǒng)牽引阻力加載能力的測試裝置。在此裝置的研制過程中完成了火星車移動系統(tǒng)牽引性能測試裝置機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)的設(shè)計,基于Labview Real-time模塊完成了測試裝置實時控制系統(tǒng)的設(shè)計,設(shè)計了人機交互軟件界面,實現(xiàn)了測試裝置的數(shù)據(jù)采集、處理及實驗調(diào)試等功能。完成了火星車移動系統(tǒng)牽引性能測試裝置硬件、軟件系統(tǒng)設(shè)計。針對測試裝置中車輪隨動系統(tǒng)進行了鏈傳動的運動學分析,通過分析鏈傳動的特點得出了鏈傳動的柔性運動特點;建立了車輪隨動以及火星車牽引阻力加載系統(tǒng)的動力學模型,得到了系統(tǒng)摩擦阻力矩的辨識方法;在系統(tǒng)動力學研究的基礎(chǔ)上,就移動系統(tǒng)牽引阻力加載系統(tǒng)、車輪隨動系統(tǒng)分別設(shè)計了恒拉力閉環(huán)控制律、車輪速度隨動控制律及同步控制律,并完成了穩(wěn)定性分析。在火星車移動系統(tǒng)牽引性能測試實驗部分,采用勻速空載、正弦空載跟蹤的鏈傳動測試以及移動系統(tǒng)與鏈傳動同步運動、移動系統(tǒng)牽引阻力加載測試實驗的方案。空載勻速的鏈傳動實驗,測試結(jié)果表明:鏈傳動速度響應(yīng)誤差在5%以內(nèi),其自身阻力矩的大小為0.37Nm;通過鏈傳動正弦空載跟蹤的測試實驗,得到了加載電機對反復加速減速的速度跟蹤效果;火星車移動系統(tǒng)與測試裝置的同步性實驗結(jié)果表明:車輪隨動系統(tǒng)具有良好的隨動跟蹤性能;對火星車移動系統(tǒng)牽引阻力加載的測試實驗結(jié)果表明:牽引阻力加載的誤差在5%以內(nèi),測試裝置滿足設(shè)計技術(shù)指標和功能要求。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V416;V476.4
【圖文】：

沒有太多的研究。本實驗室立足于航天，在星球車牽引性能測試年的研究，目前實驗室已經(jīng)研制成功用于測試車輪與土壤相互置。士課題來源于中國空間技術(shù)研究院《火星車初樣性能測試系統(tǒng)移動系統(tǒng)牽引性能測試裝置的研究。車移動系統(tǒng)牽引性能測試裝置主要包括移動系統(tǒng)牽引阻力加載統(tǒng)，牽引阻力加載系統(tǒng)用于評估移動系統(tǒng)在行走過程中的牽引護的作用；車輪隨動系統(tǒng)用于車輪行駛速度跟隨，模擬車輪負況下的車輪工作性能[7]。，實驗室現(xiàn)有的測試裝置是采用車輪-土壤相互作用機理來測試。如圖 1-1 所示，主要包括沙箱、二維搖臂轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)、主支撐部行火星車的性能實驗時，在沙箱中鋪設(shè)有模擬火星壤，被測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)臺系統(tǒng)的 X 軸和 Y 軸的擺動角[9]。

圖 1-2 輪胎性能測試系統(tǒng)[11]圖 1-3 輪胎滾動阻力測試系統(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復雜的路面情況，對輪胎的行駛狀態(tài)進行預(yù)測。這項技術(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)測系統(tǒng)，適用于多種復雜的路面情況，為輪胎花紋的設(shè)計提供了很大的幫助根據(jù)不同路面設(shè)計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行試驗代價昂貴的問題，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]。整個實驗在一個環(huán)境可的密閉倉內(nèi)進行，實驗環(huán)境可以根據(jù)實驗者的需求進行調(diào)控，這使得試驗?zāi)軌蜻M行，此外，該實驗裝置可以保證被測輪胎始終與新鮮的冰面接觸，保證了實據(jù)的實時性與可靠性。如圖 1-4 所示，是 NASA 贊助麻省理工大學研制的星球車測試平臺，該測臺主要進行車路與土壤相互作用的實驗�？梢詼y試車輪在行走過程中的各種性能、電機的驅(qū)動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大量的試驗研究，建立了關(guān)于星球車牽引力、土壤力學性能以及車輪驅(qū)動力矩

【參考文獻】

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本文編號：2716124