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一种面向4WID-4WIS载人月球车的控制系统

2021-07-09邵斌澄缪天缘周永辉李会军宋爱国

载人航天 2021年3期

邵斌澄 1,缪天缘 1,周永辉 2,李会军 1,宋爱国

(1.东南大学仪器科学与工程学院,南京 210096;2.北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)

1 引言

载人登月始终是载人航天的主要目标之一,2019年美国NASA部署了阿尔忒弥斯登月任务,明确要在2024年之前实现登月,俄罗斯、日本与欧洲多国陆续加强了载人登月的研究。中国载人探月工程初步规划为首次登月、月球站建设和月球站运营三大阶段,载人月球车作为任务的核心构成,承担着航天员高速转移、物资运输、应急救援等重要任务,研究月球车的人机交互操作方式及动力控制模式尤其重要。

载人月球车本质上隶属于大型特种电动车,针对电驱动车辆的控制模式及相关算法,国内外学者均进行了大量研究。刘成强等选择转速、电流双闭环作为控制策略,对电机驱动系统进行了动态模拟仿真,设计的电机控制系统具备良好的转速响应特性,可以满足不同工况条件下的输出特性需求;Yin等根据两轮垂直载荷的不同,将扭矩分配给车后驱两轮并通过模糊PID控制使得车辆的启动滑移率变小,提高了运动效率;Ren等提出了一种基于PID控制的电子差速系统控制算法,显著提高了车辆的加速性能。以上研究都只涉及两轮驱动的控制,未考虑多轮协同工作的问题,而多电机独立驱动因其结构的特殊性和复杂性,已成为限制四轮独立驱动(Four-Wheel-Independent-Drive,4WID)电动汽车发展的瓶颈之一。若多机协调控制不当,会出现行进轮间相互拖拽的现象,不仅增加功耗,而且可能会破坏运行稳定性,导致事故发生。……

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