载人月球车故障模式及其驱动策略研究

发布时间：2017-10-03 07:14

  本文关键词：载人月球车故障模式及其驱动策略研究

  更多相关文章： 载人月球车 轮毂电机故障 驱动系统故障模式 驱动策略

【摘要】：载人月球车作为我国载人探月计划中重要的运载工具,是宇航员在月面行走、月壤运输过程中必不可少的装备。载人月球车常采用线控四轮轮毂电机驱动方式,该方式降低了整个传动系统的体积和质量,提高了驱动效率,更重要的是每个驱动电机集成与车轮内,通过柔性线缆连接,容易实现整车悬架及车身的折叠。但是,采用四个轮毂电机作为动力源,增大了载人月球车整个驱动系统失效的几率。宇航员驾驶载人月球车远离着陆器,在未知、复杂月面行走时,一个或多个电机故障,会降低整车的驱动性能及通过性,对宇航员的安全造成重大影响。因此,研究载人月球车在故障模式下,如何帮助宇航员成功返回着陆器具有重要意义。本文的主要内容包括以下几个方面:首先,文章研究了永磁无刷直流轮毂电机的故障类型,及不同故障类型产生原因和故障后果。针对永磁无刷直流轮毂电机常见的绕组短路故障、绕组断路故障、定子温度故障、轴承故障、控制器过温、控制器过流、控制器欠压故障建立了基于信号处理的电机状态监测及故障诊断系统,该系统采用6个传感器来分别监测和采集电机三相绕组电流信号、轴承振动信号、控制器和定子温度信号,实现对永磁无刷直流电机的状态检测和故障诊断。其次,定义和划分了载人月球车牵引驱动系统的故障模式,按照电机故障是否可逆,将其划分为致命故障和严重故障两类,再与载人月球车故障车轮的位置、故障车轮数量组合,形成80种故障模式。并建立了差速侧滑转向式载人月球车在平坦月海上直线行驶、转向行驶、爬坡、越障的动力学模型,利用Adams仿真软件求解其在不同故障模式下的对直线行驶、转向行驶、爬坡、越障性能的影响,为载人月球车在不同故障模式下能否返回着陆器奠定理论基础。最后,针对载人月球车致命故障模式下,能否安全返回着陆器问题进行研究。结合月面月海基本路况特征,建立了载人月球车在故障模式下返回着陆器的路况,路况由平坦月海、5°斜坡和80mm台阶组成。分析了制约载人月球车及宇航员在以上工况下能否返回着陆器的三个因素,分别为故障模式下能否克服斜坡和障碍物,以及能否在宇航服工作时限内返回着陆器。提出针对载人月球车出现单电机致命故障、两电机致命故障、以及三电机致命故障时,如何才能返回着陆器的驱动策略,该策略能够解决载人月球车在单电机致命故障模式、两电机致命故障模式及三电机致命故障模式下安全返回着陆器。
【关键词】：载人月球车 轮毂电机故障 驱动系统故障模式 驱动策略
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 论文的研究背景及意义8-9
• 1.2 载人月球车概述9-14
• 1.3 电机故障诊断技术现状14-18
• 1.4 线控四驱电动车驱动失效研究现状18-20
• 1.5 本文研究的主要内容20-22
• 2 电机常见故障类型及其诊断22-34
• 2.1 牵引驱动系统概述22-25
• 2.2 电机常见故障类型25-27
• 2.3 电机故障诊断27-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 载人月球车故障模式及其影响分析34-62
• 3.1 载人月球车的故障模式34-40
• 3.1.1 故障模式分类34-38
• 3.1.2 故障模式识别38-40
• 3.2 载人月球车动力学分析40-50
• 3.2.1 差速侧滑转向原理分析40-43
• 3.2.2 直线行驶动力学分析43-44
• 3.2.3 转向行驶动力学分析44-47
• 3.2.4 爬坡动力学分析47-48
• 3.2.5 越障动力学分析48-50
• 3.3 故障模式下的影响分析50-61
• 3.3.1 单电机致命故障的影响分析50-54
• 3.3.2 两电机致命故障的影响分析54-59
• 3.3.3 三电机致命故障的影响分析59-61
• 3.4 本章小结61-62
• 4 致命故障模式下返回着陆器驱动策略62-70
• 4.1 返回着陆器的行驶工况及判别规则62-65
• 4.1.1 返回着陆器的行驶工况62-64
• 4.1.2 返回着陆器的判断规则64-65
• 4.2 单电机致命故障模式下驱动策略65-67
• 4.3 两电机致命故障模式下驱动策略67-68
• 4.3.1 同轴两电机致命故障模式下驱动策略67
• 4.3.2 对角两电机致命故障模式下驱动策略67
• 4.3.3 同侧两电机致命故障模式下驱动策略67-68
• 4.4 三电机致命故障模式下驱动策略68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 总结与展望70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-77

【参考文献】

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本文编号：963847