基于可鉆性在線辨識的月面鉆取采樣鉆進規(guī)程研究.pdf

1、目前，我國探月工程（三期）月面鉆取采樣任務將采用無人鉆取采樣裝置獲取月表深度約兩米的月壤樣品，并保持樣品層理信息。鑒于著陸區(qū)月壤物理力學特性（粒徑極配、顆粒硬度、相對密實度等）具有隨機性和不可預見性的特點，鉆取采樣器對鉆進取芯過程的力載適應性以及樣品層理信息保持性都提出了嚴格要求。除優(yōu)化采樣器機械本體外，具有一定辨識能力并能自動調節(jié)鉆進參數(shù)的控制策略是提高其對不確定月壤對象適應能力的有效途徑。
　　不同于地面鉆探，月面鉆取采樣可利

2、用的在軌監(jiān)測資源極為有限，且鉆進對象的物理力學參數(shù)繁多，基于現(xiàn)有條件難以準確辨識月壤的力學參數(shù)進行在軌控制。因此本文引入地質勘探領域巖石可鉆性概念，用可鉆性等級指標描述月壤的鉆進難易程度。通過建立取芯鉆具與月壤相互作用力學模型，獲取月壤的合理鉆進規(guī)程參數(shù)。利用模式識別方法開展月壤可鉆性等級的辨識研究，實現(xiàn)合理鉆進規(guī)程參數(shù)與可鉆性等級的實時匹配與控制。
　　分別以空心鉆桿和取芯鉆頭為研究對象，基于土力學相關理論，在充分考慮鉆具作用下

3、月壤的失效形式以及運移機理基礎上，提出了螺旋槽填充率概念。將鉆進工況分成阻塞和非阻塞兩類，建立了以鉆進規(guī)程參數(shù)、鉆具構型參數(shù)以及月壤物理力學參數(shù)為變量，不同工況下鉆具與月壤相互作用力學模型。
　　制備特定模擬月壤樣本并測定其力學參數(shù)，在研制完成的鉆取采樣綜合性能測試平臺上開展多維鉆進規(guī)程參數(shù)下的鉆進取芯試驗，驗證了螺旋槽填充率假設及鉆具-月壤力學模型的的正確性。引入月面鉆取采樣鉆進規(guī)程優(yōu)化指標，并以此為約束條件，利用最小能耗原理獲