基于轮土力学和关节约束的月球车动力学仿真研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjlsxz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于月球表面特殊的环境如:松软月壤,复杂的地形以及低重力环境,难以在地球上搭建和月面环境相似的实验场地。因此需要开发可视化的仿真实验平台模拟月面巡视器在月球表面的一系列行为,从而帮助科研人员更好的来改进和完善巡视器的各项性能。本文针对月面巡视器动力学仿真系统进行了以下几个方面的研究:  首先,探讨了月壤特殊的物理特性及力学特性,采用经典的Bekker轮—地承压模型对车轮与地面的受力进行了分析,依据Karl Iagnemma提出的三个假设对经典的承压模型做了相应的简化并推导了车轮与地面之间的相互作用力。采用力学平衡的基本原理,分析了月球车摇臂、转向架和车轮的受力情况,重点对单个车轮的受力进行了分析,建立了力学平衡方程组获取了轮—地接触角的值。  其次,从刚体动力学最基本的旋量理论出发,介绍了运动旋量和力旋量并推导了牛顿—欧拉方程在世界坐标系下的一般形式。分析了刚体力学中各个关节的基本约束模型,根据这些关节在巡视器动力学模型中的分布特点并结合轮地相互作用,提出了一种基于轮土力学和牛顿—欧拉方程相结合的动力学分析建模方法,弥补了多体系统建模的不足。针对接触关节中的两种接触约束:无摩擦接触和静摩擦接触,分别采Dantzig LCP算法及扩展Dantzig LCP算法对其求解,实现对Coloumb摩擦力模型的快速逼近。  最后,依据D—H坐标系的表示方法,建立了月面巡视器的运动学模型。由于巡视器行驶缓慢,把其看成静态,由此获得了简化的车轮雅克比矩阵并采用逆运动学的方式求得了各个车轮的转动速度。依据巡视器所有转向轮的瞬时转向中心相交于一点,求取了巡视器各转向轮的协调转向角。针对车轮滑移率过大的情况,在滑移率控制中引入了滑移率补偿项,通过设计模糊控制器实现了对滑移率补偿项的模糊控制,构建了具有滑移率补偿的闭环牵引控制系统,相比无滑移率补偿的牵引控制系统其具有更好的跟踪性和鲁棒性,有效的实现对巡视器期望的车体速度及角速度的实时跟踪,仿真实验证实了该系统的有效性。
其他文献
学位
说话人检测是基于生物特征识别技术、从音频信息中搜索和定位目标人出现的次数和时间位置的一种模式识别技术,是语音识别应用领域的一大研究课题。本文基于电视广播音频检索和
随着计算机性能的不断提高,Internet带宽的不断增长,多媒体信息压缩技术和视频/音频流技术的不断发展,人们可以获得的媒体信息越来越多,如何从海量的多媒体信息中快速检索出所需
虚拟企业(VirtualEnterprise)作为信息社会发展的产物,一方面为企业高效协作、提高竞争力提供了新的组织形式,另一方面由于其动态性、临时性和分布式等特点,对网络连接及其安全
基因组染色质的结构与功能息息相关。在生物细胞核中,基因组的空间排布并非是杂乱无章的,基因的转录调控过程和基因组染色质的结构在多个尺度和层面上密切相关。研究基因组染色
学位
本文对企业中普遍存在的“自动化信息孤岛”问题进行了研究,在分析了其产生原因之后,又对现有的几中解决方案进行了对比,并且根据这几种方案存在的一些问题,提出了一种新的采用B/
本文在机器鱼研究的基础上,针对自然界中海豚的游动特点开展了水下智能仿生机器海豚的研究与工程实现。设计了一种集高效、低噪、灵活为一体的模拟海豚背腹式运动的新型AUV(Au
信息时代的到来使具有大数据量、高维数、非结构化特点的数据信息以指数形式增长,迫切需要一种能够学习出数据中非线性结构的方法。2000年,在Science上发表的三篇文章分别从神
虹膜识别通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份,它在海关、银行、网络、公安、社保等领域都有广泛的用途,属于面向国家安全重大需求的战略高技术。在虹膜识别系统