滑转条件下月球车轮沉陷模型研究

 月球车在月面行驶时,为保证月球车的通过性能,应尽量避免沉陷。然而传统车辆沉陷量数学模型不适用于动态滑转条件下的月球车,为此对月球车行驶时车轮沉陷量的计算模型进行了研究。基于车辆地面力学理论,从模拟月壤力学参数和滑转率两个方面,在适合于刚性轮静态沉陷计算模型基础上建立了适用于滑转条件下月球车轮的沉陷计算模型。通过轮壤土槽试验,将试验测得的月球车轮沉陷量与模型计算得到的沉陷量进行比较,验证了修正模型的正确性。所研究的模型能够为滑转条件下月球车沉陷量的预测提供理论技术基础。     

基于月球车轮地作用地面力学积分模型的月壤力学参数辨识方法

月壤力学特性参数的研究可以使人们了解更多的星球地质学信息,也是进行月球探测车等设备开发以及未来从事人类月球活动的工程基础.利用月球车轮地作用测试平台和模拟月壤对6种不同尺寸和轮刺的车轮进行试验,利用传统压板试验和剪切试验测量土壤力学参数.针对月球车轮地作用地面力学积分模型进行耦合度和参数敏感度分析,进而将8个力学参数分...     

基于相似理论的星球车牵引通过性模型

深空探测车辆在星球表面巡视过程中,应避免过度沉陷,保障其可靠的通过性能具有重要意义。月球和火星表面重力加速度分别约为地球表面重力加速度的1/6和2/5,地面实现低重力环境的模拟具有一定局限性,因此基于相似理论进行轮壤相互作用系统的量纲分析,研制二分之一缩比模型车;开展缩比模型车轮壤试验,重点研究滑转条件下车轮沉陷行为和牵引特性;基于地面力学理论,结合轮壤接触应力分布的线性化方法,建立与沉陷和滑转率相关联的星球车挂钩牵引力预测模型。通过土槽试验数据对模型进行验证,结果表明该模型具有较高的准确性。能够为星球车通过性评估提供一定的理论技术基础。     

基于通道校准和HMM的机载雷达健康状态评估

性能退化与间歇故障是机载雷达健康状态的重要反映。针对传统机载雷达健康评估方法缺乏整机级的监测指标、未能综合考虑性能退化和间歇故障，传统BIT电路难以监测间歇故障等工程难题，提出了基于通道校准链路，综合运用通道校准仿真技术、正态云、HMM建立起健康状态评估流程。首先，对通道误差与间歇故障进行分析，得到4类校正系数，建立误差与间歇故障注入仿真流程；然后，基于正态云，利用校正系数的样本方差来表征雷达系统的健康状态，提出统一健康模型，并给出HMM拓扑结构与参数设计方法；最后，建立起基于数据驱动的评估流程并开展应用研究。仿真实验验证了误差和间歇故障仿真流程的可行性、健康状态评估方法的有效性，可获得大于95%的评估准确率；应用案例表明所提方法可行，能解决工程上机载雷达健康状态评估的问题。     

动量轮在轨状态可靠性贝叶斯网络建模与评估

卫星动量轮在轨运行环境复杂,并且无失效数据,难以利用传统方法进行可靠性建模与评估。为此,提出一种利用贝叶斯网络融合动量轮各种试验信息及轴温和电流等遥测数据的可靠性建模与评估方法。基于失效分析建立贝叶斯网络拓扑结构,根据试验数据估计网络参数,而后,通过贝叶斯网络的推理得到动量轮可靠度的点估计和区间估计,并利用在轨遥测数据实时评估动量轮可靠性,获得动量轮可靠性变化趋势比较明显的遥测数据取值区间。该方法对动量轮实时状态监控具有一定的理论和实践意义。     

崎岖地形中关节式月球车姿态估计数值求解方法

 以被动关节式地形自适应月球车为研究对象,融合关节机器人D-H坐标建模方法构建了月球车悬架运动学模型和以侧倾、俯仰和偏转角表示姿态的欧拉角方式建立了车轮到世界坐标系的悬架完整表达模型。利用悬架完整表达模型,用带有迭代因子的连续迭代和离散迭代数值求解方法,建立了光滑和离散崎岖地形姿态估计算法。最后以8轮扭杆双摇杆摇臂月球车原理样机为例来验证此模型求解方法。仿真结果验证了所建立的基于数值方法的崎岖地形被动关节式月球车姿态估计模型的正确性,其求解模型精度能够满足仿真要求。     

可折展载人月球车移动性能仿真与试验分析

为更加有效地研究载人月球车移动系统低重力环境下的移动性能,建立了载人月球车仿真模型,并对地月两种不同重力环境下的移动性能进行了仿真对比分析,在地面重力条件下极限越障高度明显降低。轮地相关参数不变,仅改变重力加速度,仿真得到载人月球车移动系统地面重力下最大可爬坡角度小于月面重力下可爬越最大坡角。同一越障高度,土壤相关参数一致,重力加速度不同的情况下,地面重力条件下移动系统质心加速度明显大于月面重力条件下的质心加速度值。在移动性能仿真分析基础上,对可折展载人月球车移动系统地面原理样机进行了搭建,在保证地月不同重力环境下车轮及悬架承受的有效载荷一致的前提下,在地面重力条件下,利用实验室松散沙土模拟月壤进行了越障和爬坡等通过性能试验,验证了所设计的移动系统满足设计约束要求,为后续载人移动系统的深入设计奠定了基础。     

航空发动机燃油污染快速检测技术的初步研究

针对航空发动机润滑系统受到燃油污染的问题,提出1种基于红外光谱分析的快速检测技术。利用傅里叶变换红外光谱技术(FIRT),结合偏最小二乘算法(PLS),建立了燃油污染定量检测的数学校正模型。讨论了不同光谱预处理方法和PLS因子数对模型预测能力的影响。通过对光谱预处理和优化建模参数,提高了模型的预测精度,在一定的燃油质量分数范围内,得到了较为理想的数学校正模型。使用建立的分析模型对预测集样本进行预测,预测值与实际值相关性良好,相关系数R=0.9994,预测均方根误差RMSEP=0.082,重现性实验标准偏差SD=0.044~0.088。研究结果表明该燃油污染快速检测技术是可行的。     

近红外漫反射光谱在环氧预浸料质量分析中的应用

采用近红外漫反射光谱技术对环氧预浸布的树脂含量和挥发份含量进行了快速无损检测。利用偏最小二乘法建立校正模型,通过选择不同的光谱预处理方法和光谱范围对模型进行优化,所建立的树脂含量和挥发份含量模型的决定系数R2分别为97.16和95.48,校正均方差RMSEC为0.564%和0.202%,预测均方差为0.617%和0.274%。预测集的t检验结果表明近红外的测定结果和标准方法的测定结果之间不存在显著性差异。此方法可以满足环氧预浸布的质量检测要求,为其生产过程的质量控制提供了一种有效手段。     

动量轮维纳过程退化建模与寿命预测

针对动量轮寿命预测无失效数据问题,利用有漂移的维纳过程对其轴承温度建立性能退化模型,同时,考虑由于加工工艺、制造误差等因素所造成的不确定性,利用随机变量来描述其漂移参数和扩散参数,并结合自助法获取纠偏估计.根据所建模型仿真了轴承温度维纳过程的样本路径,最后,对动量轮进行随机失效阈值情形的寿命预测和剩余寿命预测.该模型为...     

基于MSP430汽车防抱死制动控制器的设计

介绍了一种汽车防抱死制动系统控制器的设计。控制器以MSP430F149单片机为核心,根据防抱死制动系统的工作原理,利用轮速传感器,对轮速进行滤波、放大、整形等实现车轮速度的采集。采用基于车轮滑移率的防抱控制理论,根据车速、轮速来计算车轮滑移率。在硬件设计方面,根据系统选择了MSP430F149单片机,设计出信号输入回路、输出驱动回路、电源部分,给出了系统结构原理图。     

Design and experimental performance verification of a thermal property test-bed for lunar drilling exploration

Chinese Chang'e lunar exploration project aims to collect and return subsurface lunar soil samples at a minimum penetration depth of 2 m in 2017. However, in contrast to those on the Earth, automated drilling and sampling missions on the Moon raise the risk of burning bits.Test-beds are required for testing the thermal properties of drill tools in a lunar environment. In this paper, a novel temperature measuring method based on thermocouples and a slip ring was proposed. Furthermore, a data acquisition system for a drilling process was designed. A vacuous,cryogenic, and anhydrous soil environment simulating the lunar surface was established. A drilling test-bed that can reach a depth of 2.2 m was developed. A control strategy based on online monitoring signals was proposed to improve the drilling performance. Vacuum and non-vacuum experiments were performed to test the temperature rising effect on drill tools. When compared with the non-vacuum experiment, the vacuum temperature rise resulted in a 12 °C increase. These experimental results provide significant support for Chinese lunar exploration missions.     

月球风化层钻取采样过程密实度分类研究

钻取采样是月球风化层土壤样品获取的重要方式，密实度是重要的风化层月壤原位特性，对钻进过程中的策略制定有重要影响。本文结合钻取采样过程特点，提出了通过采样机构的力、速度、电流、温度等传感器获取的瞬时信息感知月壤密实度的方法，利用深度学习方法构建一类适应于可变长度序列数据的门控型循环神经网络，实现钻进过程月壤密实度在线分类。研究表明，该分类方法在风化层钻进过程中月壤密实度感知滞后时间约为33 s，对未知序列数据识别正确率大于89.36%，具有较高的分类精度和泛化能力。     

Analysis of Chang’e-5 lunar core drilling process

Chang’e-5 explorer successfully acquired lunar regolith core samples from depths of greater than 1 m of lunar surface. This study analyzed the lunar core drilling process based on the telemetry data, image information, and returned samples to optimize the sampling device design and enhance the understanding of the lunar regolith. In particular, a prediction method for the projected drilling path and local terrain fitting of drilling dip angle was proposed based on the flight events recorded during the core drilling process and the image information acquired before, during, and after sampling. The results revealed that the drilling dip angle of Chang’e-5 was approximately 2.3°, and the deviation of the drilling length and depth was less than 2 mm. For continuous drilling, a fusion method based on telemetry data and image information was applied to determine the demarcation point of drilling with and without the lunar soil. The position of the demarcation point implied that the drilling point remained at approximately 6 mm loose soil, thereby lagging the action of the force response. Additionally, a characteristic parameter comparison method was proposed for the lunar and ground drilling to analyze the status of the lunar soil. Furthermore, the analysis results revealed that the majority of the Chang’e-5 drilling samples were derived from 0–73.8 cm below the lunar surface and few samples were extracted below 73.8 cm, as the drilling encountered several rocky regions. Moreover, the drilling point exhibited two prominent stratification variations at ～28.7 cm and ～70 cm below the lunar surface. Ultimately, the preliminary relationship between sample dissected position in soft tube and drilling displacement was analyzed. The segmented estimation results can support research on subsurface lunar soil.     

雷达RCS测量的月球标定方法

提出利用月球的雷达标定方法，分析了月球作为脉冲雷达标定目标的电磁散射特性。研究了月球标定时雷达工作方式的有关问题，并对方法效能进行了评估。     

模型转子突加不平衡响应分析及试验验证

为准确获取风扇叶片飞失引起的瞬态载荷,利用显式动力学有限元仿真方法进行了接触建模和瞬态分析,开展了多层次的试验标定和校核工作,利用这些试验结果与分析进行了对比验证。结果表明:采用的显式动力学有限元仿真方法为准确模拟突加不平衡过程中的动态特征提供一种可行的仿真手段,形成了一套构件-组件-整机、从静力学到动力学的模型修正方法。按照测试优先级定义的主要传力路径载荷、突加不平衡载荷等物理量,确定了模型修正的测试参数选取方法。利用支承锥壁动应变测量数据,结合模型标定结果,可以准确地获得支点峰值径向动载荷,预测的峰值动态载荷与试验获取的结果误差小于10%,此方法可以运用到支点冲击载荷间接测量中,提高测量的精度及简便性。      

不同粒径分布模拟月壤承压特性试验研究

月壤的承压特性决定月面巡视探测器的行驶阻力和沉陷,是影响月面可通过性的主要特征之一。为了得出不同粒径分布的模拟月壤在巡视器地面载荷和月面载荷下的承压特性,通过压板试验获取了3种不同粒径分布模拟月壤的承压性能曲线与参数。分析表明:粒径分布对模拟月壤承压性能影响大,粒径粗且分布均匀的JLU-1模拟月壤承压能力最强,其次为JLU-3模拟月壤,而粒径细且分布窄的JLU-2模拟月壤承压能力最弱;3种模拟月壤的变形指数在其他模拟月壤的范围内,松软状态时接近月壤值,在小载荷作用且松软状态时变形指数小于1;3种模拟月壤的内聚模量在其他模拟月壤的范围内,但大于月壤值;松软状态时3种模拟月壤的摩擦模量在其他模拟月壤的范围内,中密和密实状态下均大于月壤值。研究结果对月面探测器行走机构的仿真和路径规划具有参考意义。