摇臂式月球车的运动学建模及悬架参数优化

为了减小摇臂式月球车在崎岖不平的月球表面上行进时车体位姿的变化,给车栽科学仪器提供稳定的移动工作平台,对悬架结构参数进行了优化.在对摇臂悬架简化的基础上,定义了悬架的运动学参数,用坐标变换法建立了摇臂月球车的运动学模型,得到了以悬架运动学参数表示的车体位姿方程.以车体位姿中的垂直位移和俯仰角的变化为多目标函数,悬架结构参数为设计变量,建立了多目标优化数学模型,并利用MATLAB优化工具箱进行了优化求解.采用ADAMS软件进行了仿真分析,结果表明,优化后摇臂式月球车车体位姿的变化明显减小.     

分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制

基于分布式驱动电动汽车具有各轮转矩可单独控制的特点,利用最优转矩分配方法提出其在危险工况下的稳定性控制算法.该算法分为稳定性判断与横摆力矩控制模块、滑移率计算与控制模块及各轮驱动力矩分配模块.稳定性判断与横摆力矩控制模块确定车辆稳定性状态,滑模变结构控制方法用于跟踪理想横摆角速度,输出期望的横摆力矩,确保非线性系统在受到外界干扰时保持稳定;滑移率计算与控制模块计算各轮的滑移状态,通过滑模变结构控制的方法进行各轮滑移率的控制;驱动力矩分配模块综合考虑轮胎力、地面附着等因素,根据横摆控制和滑移率控制的需求,分配各轮驱动力矩.利用联合仿真进行工况验证,结果表明:与各轮力矩平均分配算法相比,所提的力矩分配算法具有更优良的稳定控制效果.     

一种手推-跨骑互变式结构两轮车的结构设计

针对我国丘陵山区的农业交通运输需求设计了一种手推-跨骑互变式结构两轮车,它可以改变自身的结构形式来实现不同的功能需求.通过三维建模对两轮车主要零部件进行了设计,并通过虚拟装配和有限元分析工具对其强度进行分析以实现车身结构的优化,为两轮车的实体加工提供了直接依据.两轮车实体制作及运行测试结果表明,其结构简单、转换方便,基本能够满足山地丘陵地区的农业运输和交通需要,为改善山地丘陵地区的农业运输条件提供了参考.     

四轮轮毂电机电动车集成控制算法实车验证

为了实车验证四轮独立驱动轮毂电机电动车驱动转向集成控制算法,开发了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车并进行了集成控制算法实车实验。介绍了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车部件组成和控制系统结构。根据集成控制算法验证需要,对实验车进行了转向差速功能实验和四轮独立驱动功能实验;并对基于模型预测控制理论的驱动转向集成控制算法选择方向盘角正弦输入实验进行了实车验证。实车实验结果表明:实验车具有满足集成控制实验验证所需功能;驱动转向集成控制算法够控制实车较好跟踪期望运动。     

两轮独立驱动电动车的转矩协调控制

为了对独立驱动电动车的2个驱动轮的转矩进行协调控制,研究了驱动系统的结构,建立了电动车运动模型.根据电动车的转动平衡,发现电动车在高速转弯时,外侧轮的受力明显高于内侧轮.由于道路状况的变化,当2个车轮分别在摩擦系数不同的路面行驶时,车轮的受力也不同,因此采用神经网络PID控制方法,对2台轮毂式电动机分别进行了控制.通过系统仿真与实验研究,表明该模型及控制方法可以很好地反映电动车在各种工况下的响应特性,提高电动车的运行安全性与稳定性.     

转桨式水轮机的协联结构对调节品质的影响

本文针对转桨式水轮机的两种协联结构,在建立其调节系统数学模型之基础上,通过计算机仿真求出了在ITAE指标下系统的最佳调节参数和调节过程。结果表明:在调节对象参数相同的条件下,系统采用轮叶导叶并列调节结构较之轮叶导叶串联调节结构具有更好的调节品质。     

基于K60的自平衡智能车设计研究

两轮自平衡车结合了两轮同轴、独立驱动、悬架结构和倒立摆模型的自平衡原理,是一种在微处理器控制下始终保持平衡的新型代步工具。设计了一款基于MK60DN512ZVLQ10的智能小车系统,在无人控制的情况下,有效地控制两轮小车的运动速度,实现了两轮小车自平衡、自动变速、自动避障、自动停车、翻越坡道等功能,并沿着赛道实现自动循迹。     

新型两轴驱动混合动力汽车动力系统设计

根据常见的混合动力汽车动力系统的分布结构,以某国产传统燃油车为研究平台,在保证原车整体结构不变的前提下设计了1种新型两轴驱动混合动力汽车动力系统,车辆前桥保留了原车的动力总成,而在后桥加装了1套完整的电驱动系统.结合乘用车排放与能耗测试标准以及实际的运行工况特点,对后桥电驱动系统的相关动力部件进行了参数匹配,并完成了整车控制策略的设计,利用AVL-Cruise车辆性能仿真软件搭建了整车模型并进行了仿真分析.结果表明:该新型两轴驱动混合动力系统可以灵活切换车辆驱动模式以适应不同的行驶工况需求,同时在动力性方面相比原车有较大提升,燃油经济性方面较原车提高10.58%,整车性能改善明显.     

一种适合宽范围电容负载的三级运放

结合精确度和稳定性的要求提出了一种适合宽范围电容负载的CMOS运放.在多径嵌套式密勒补偿结构中加入一个抑制电容,得到适合各种电容负载的稳定性.为了证实稳定性的提高,对该结构进行了理论分析并计算得出数学表达式.基于这种新的频率补偿结构,利用CMOS 0.7μm工艺模型设计了样品芯片.测试结果表明该运放可以驱动从100 pF到100μF负载电容,直流增益为90dB,最小相位裕度为26°.该运放在100 pF负载情况下单位增益带宽为1 MHz,抑制电容仅为18 pF.     

轮边驱动电动车的转矩协调控制方法

为了解决轮边驱动电动汽车由于控制自由度冗余易造成的操纵稳定性降低的问题,基于逻辑门限值理论设计了一种使车辆能适应转向行驶及直线行驶的驱动转矩协调综合控制系统.该控制系统考虑了车辆转向行驶时轴荷转移、向心力及轮胎侧偏等影响,实现车辆的转向差速控制,使车辆能够按照驾驶员的期望在理想道路轨迹上行驶;并通过对驱动电机转矩进行协调控制,消除非期望横摆力矩的影响,提高车辆在直线行驶过程中的操纵稳定性.仿真结果表明,所提出的转矩协调控制方法改善了轮边驱动电动汽车的操纵性能.     

基于ADAMS的载人月球车性能分析

以载人月球车为研究对象,对月球车转弯性能和抗倾覆性能进行了理论分析.利用PATRAN和ADAMS建立了月球车车轮、底盘、悬架及月面环境模型,对月球车转弯性能进行了分析,并对月球车爬坡、两侧同时越障、单侧越障、越过沟壑时的俯仰稳定角、滚转稳定角进行了仿真.结论指出:转弯半径随着内外侧车轮转速比的减小而减小,当转速比为0时该月球车模型具有最小转弯半径2.4 m;坡度对俯仰稳定角的不利影响最大,月球车爬坡时俯仰稳定角的减小值与坡度的倾斜角度相等,滚转稳定角受沟壑的影响最大.     

基于VR预显示的月球机器人遥操作仿真系统

为了消除时间延迟对遥控操作系统稳定性的影响，提出了基于虚拟现实(VR)预显示的两级遥操作控制结构的仿真系统方案。文章重点讨论了虚拟环境的建模技术，建立了基于摇杆-转向架的月球机器人的实体模型。最后用月球机器人爬坡的仿真验证了所建模型的正确性和可行性。     

极限温度下月球车轮驱动电机带障运行性能预测

月球车在月面极端恶劣环境下长时间运行,很难得到维护,预测故障发生后其车轮驱动电机的运行性能对月球车运动控制系统的可靠性研究有重要意义。建立了室温下电机的有限元仿真模型,通过修改材料属性,对月面极限温度下电机性能进行了预测;对正常运行时的模型施加故障条件,仿真了电机带障运行时的电流和电磁转矩波形,与正常运行时进行了比较和分析。仿真结果表明：电机发生故障后,车轮无法自主起动,但在某些故障条件下,电机仍然具备一定的转矩输出能力。实验结果证明室温时模型在额定转速附近具有较好的精度。研究结论为电机的性能预测和故障诊断以及月球车可靠性分析提供了参考。     

基于虚拟现实环境的六轮月球车运动性能分析

为了仿真试验月球车在月面环境的运动性能,利用虚拟现实技术建立了月球车仿真试验环境.以一种六轮月球车为原型建立了物理模型,并给出了计算机求解方法,实现了六轮月球车在月面环境下进行运动性能分析的仿真试验.通过对比该月球车设计原型的真实试验结果和仿真试验结果,验证了虚拟仿真的正确性.为月球车设计带来了一个有效的辅助工具.     

沙质环境中基于视觉的月球车定位方法

视觉里程计是月球车上重要的传感器之一,能够实现月球车在松软月面的定位,并对滑转率进行估计．针对沙质的月面模拟环境,为月球车开发了适应能力强的视觉里程算法．首先,研究基于形态学的图像增强算法以保证提取到足够多的特征点;其次,在对极线约束下实现角点的匹配,并且通过优化搜索窗口尺寸和预估搜索方向等方法提高匹配和跟踪的效率;再其次,采用随机抽样一致（RANSAC）算法进行运动估计,计算巡视器在6个自由度上的姿态变化;最后,在月面模拟场地对视觉里程算法进行试验,证明所提算法在特征稀少的环境中仍能保持较高的稳定性和定位精度．     

摇臂式六轮探测车空间姿态建模与求解

摇臂式六轮探测车在通过复杂地形或障碍时,车体空间姿态不断发生变化.为了建立探测车的空间姿态模型,对摇臂式六轮探测车结构进行抽象概括,定义了探测车的5个空间姿态参数（包含探测车差动轴与水平地面倾角,主副摇臂转角等）,同时以探测车6个轮心高度作为模型的地形参数,完成了探测车空间姿态数学模型的建立.基于此数学模型,给出了空间姿态模型正解与逆解的相应求解方法,为分析探测车性能奠定了基础.     

月球探测车的动力学建模与仿真分析

针对月球的复杂地形环境,利用多体系统动力学的理论,将月球探测车作为一个多刚体系统,对其进行动力学分析,建立了软地面环境下的月球探测车动力学模型.并利用ADAMS软件对所建立的动力学模型进行求解和仿真分析,为月球探测车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据.     

五轮铰接式月球机器人(FWALR)的智能模糊控制

提出了模糊比例变量的概念，利用此概念解决了室外复杂三维路径的模糊描述问题，并在此基础上用模糊数学理论解决了在月球微重力作用下、复杂三维地形中作业的FWALR（五轮铰接式月球机器人）的模糊控制问题。仿真试验表明，该模糊控制器控制效果良好。     

管道形轮腿式月球探测机器人的运动学建模

针对月球的微重力特性、地形的不连续性、部分驱动轮打滑、部分车轮短时间离开地面甚至机器人发生侧翻的复杂情况，用移动机器人在不同时刻不同斜面上的运动学模型组成机器人在崎岖不平地面上行驶的复合运动学模型的方法(TPCM)，为管道形轮腿式月球探测机器人(PWLER)建立了正向和逆向运动学模型．运用正向运动学模型，根据PWLER各驱动轮的转速可估算出机器人相对于绝对坐标系的位置和姿态．运用逆向运动学模型，根据PWLER期望的前进速度和转弯半径可确定出各驱动轮的速度．从而为PWLER在三维地形上的自主导航和路径跟踪提供了理论依据。     

基于无迹卡尔曼滤波的月球车惯性/天文组合导航算法研究

月球车导航传统方法主要是采用kalman滤波方法,需要对系统方程和观测方程的线性化,因此会引入的线性化误差的问题, 本文针对做出适当的改进。本文采用UKF方法作为误差状态量的最优估计方法,并以太阳敏感器观测得到的太阳高度角和太阳方位角以及测速仪的东向北向速度作为联合观测信息,将SINS和CNS所测得的月球车相关姿态和位置信息进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,从而对惯导系统的状态量进行校正,达到提高组合导航系统的导航定位精度和稳定性,减小线性化误差的目的。仿真实验证明,本文算法具有很好的位置、速度和姿态估计精度,有效的降低了线性化误差。