載人月球車故障模式及其驅(qū)動(dòng)策略研究.pdf

1、載人月球車作為我國(guó)載人探月計(jì)劃中重要的運(yùn)載工具，是宇航員在月面行走、月壤運(yùn)輸過程中必不可少的裝備。載人月球車常采用線控四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，該方式降低了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，提高了驅(qū)動(dòng)效率，更重要的是每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)集成與車輪內(nèi)，通過柔性線纜連接，容易實(shí)現(xiàn)整車懸架及車身的折疊。但是，采用四個(gè)輪轂電機(jī)作為動(dòng)力源，增大了載人月球車整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)失效的幾率。宇航員駕駛載人月球車遠(yuǎn)離著陸器，在未知、復(fù)雜月面行走時(shí)，一個(gè)或多個(gè)電機(jī)故障，會(huì)降低整車的

2、驅(qū)動(dòng)性能及通過性，對(duì)宇航員的安全造成重大影響。因此，研究載人月球車在故障模式下，如何幫助宇航員成功返回著陸器具有重要意義。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，文章研究了永磁無刷直流輪轂電機(jī)的故障類型，及不同故障類型產(chǎn)生原因和故障后果。針對(duì)永磁無刷直流輪轂電機(jī)常見的繞組短路故障、繞組斷路故障、定子溫度故障、軸承故障、控制器過溫、控制器過流、控制器欠壓故障建立了基于信號(hào)處理的電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用6

3、個(gè)傳感器來分別監(jiān)測(cè)和采集電機(jī)三相繞組電流信號(hào)、軸承振動(dòng)信號(hào)、控制器和定子溫度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷。
　　其次，定義和劃分了載人月球車牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障模式，按照電機(jī)故障是否可逆，將其劃分為致命故障和嚴(yán)重故障兩類，再與載人月球車故障車輪的位置、故障車輪數(shù)量組合，形成80種故障模式。并建立了差速側(cè)滑轉(zhuǎn)向式載人月球車在平坦月海上直線行駛、轉(zhuǎn)向行駛、爬坡、越障的動(dòng)力學(xué)模型，利用Adams仿真軟件求解其在不同故障

4、模式下的對(duì)直線行駛、轉(zhuǎn)向行駛、爬坡、越障性能的影響，為載人月球車在不同故障模式下能否返回著陸器奠定理論基礎(chǔ)。
　　最后，針對(duì)載人月球車致命故障模式下，能否安全返回著陸器問題進(jìn)行研究。結(jié)合月面月?；韭窙r特征，建立了載人月球車在故障模式下返回著陸器的路況，路況由平坦月海、5°斜坡和80mm臺(tái)階組成。分析了制約載人月球車及宇航員在以上工況下能否返回著陸器的三個(gè)因素，分別為故障模式下能否克服斜坡和障礙物，以及能否在宇航服工作時(shí)限內(nèi)返回著