摇臂式悬架月球车平顺性优化分析

发布时间：2017-07-14 15:29

  本文关键词：摇臂式悬架月球车平顺性优化分析

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【摘要】：月面探测车的研究从上世纪开始研究,到现在各国航天事业的蓬勃发展,一直都是各个国家在航空探测方面研发的重点。其关键技术中的悬架的结构一直以来都是研究的热点,同时也是难点,尤其是在复杂月面环境下悬架性能优化更是难以突破。本文就是基于摇臂式月球车悬架,针对月面环境下的典型的路面进行月球车的平顺性性能优化,主要内容如下：(1)月球车在进行探测和移动时,月球车悬架的结构至关重要。摇臂式悬架在铰接点和性能稳定性方面具有良好的性能。本文选取典型的的摇臂式悬架做为分析对象,对月球车进行参数化分析,利用月球车在移动过程中坐标系的变换建立月球车的运动参数方程,基于月球车的对称性特点进行单侧分析优化,能够有效的减少参数的设置,便于分析和仿真。(2)对于参数化后的月球车模型,对月球车着陆点附近的月面环境进行分析,月球车探测任务主要在平坦和崎岖的月面进行,对月面环境的重建时,针对月面环境的特殊性,对月面采用了多种路面的方法,此法可以有效的进行月面环境的模拟和仿真。(3)本文基于二次规划优化方法,对目标函数进行优化。并且提出了月球车在典型路面下的月球车平顺性性能的仿真指标,并将车辆的平顺性能作为整车评价进行优化。通过车辆平顺性的单指标进行寻优,最后采用综合多指标的方法对车体的平顺性评价,经过多次迭代寻优,得到了优化后的最优目标值。最后,对优化后的月球车的越障性能和爬坡性能进行了验证,证明优化后的月球车具有良好的移动和越障性能。
【关键词】：月球车 摇臂式悬架 平顺性 优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景和意义9-12
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 月球车悬架系统的研究意义10-12
• 1.2 月球车/行星探测机器人的发展与应用12-13
• 1.3 国内外月球车悬架研究现状13-19
• 1.3.1 国外研究现状13-16
• 1.3.2 国内研究现状16-19
• 1.4 本文主要开展的研究工作19-21
• 2 月球车参数模型21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 摇臂月球车参数21-23
• 2.2.1 摇臂探测车基本结构21-22
• 2.2.2 摇臂悬架设计参数表示22-23
• 2.3 坡度稳定性参数模型23-25
• 2.3.1 稳定角定义24
• 2.3.2 车体纵向和横向稳定性模型24-25
• 2.4 月球车几何通过性参数25-27
• 2.4.1 最小离地间隙25-26
• 2.4.2 主副摇臂铰接点最小高度26-27
• 2.5 月球车运动学参数模型27-30
• 2.5.1 摇臂悬架的运动参数27-29
• 2.5.2 轮地接触坐标系参数29-30
• 2.5.3 车体位姿方程30
• 2.6 小结30-32
• 3 月球车动力学仿真分析32-43
• 3.1 引言32-33
• 3.2 月面模型的建立33-35
• 3.2.1 月表环境因素33-34
• 3.2.2 探测车的运动工况34-35
• 3.3 月球车模型的建立35-39
• 3.3.1 探测车的移动性能评价参数35
• 3.3.2 月面探测车辆设计技术要求35-37
• 3.3.3 月球车运动部件之间的模型参数设定37-38
• 3.3.4 月球车系统参数测量38-39
• 3.3.5 整车驱动控制模型39
• 3.4 仿真分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4 月球车悬架杆件优化分析43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 悬架设计参数优化数学模型43-46
• 4.2.1 优化问题分析和优化准则43-44
• 4.2.2 优化参数的选取44-45
• 4.2.3 设计变量选取45
• 4.2.4 约束条件45-46
• 4.3 基于整车平顺性的目标函数选取46-51
• 4.3.1 整车平顺性的评价指标46-47
• 4.3.2 平顺性指标的选取47-49
• 4.3.3 目标函数的确立49-51
• 4.4 优化算法的选取51-54
• 4.4.1 序列二次规划算法51-52
• 4.4.2 模拟月面的建立52-53
• 4.4.3 敏感度的计算53
• 4.4.4 单指标的优化53-54
• 4.5 优化结果分析54-60
• 4.5.1 优化结果分析54
• 4.5.2 单变量参数寻优过程数据分析54-59
• 4.5.3 多变量参数寻优过程数据分析59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 5. 基于仿真环境下的移动性能分析61-72
• 5.1 引言61
• 5.2月球车的其它性能评价指标61-68
• 5.3月球车坡路工况通过性分析68-71
• 5.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

【共引文献】

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本文编号：541667