月球车沙地行驶动力学建模与仿真

摘要

提出建立刚性车轮在松软路面行驶的动力学模型的新方法。该方法对车轮进行离散化处理,基于沉陷理论、剪切理论和被动土压理论预测轮壤接触表面的相互作用力,从而可以对车轮表面的应力分布以及电动机转矩进行分析。进一步地将子模型整合到主副摇臂月球车悬架系统中,建立在松软干砂表面行驶的动力学模型。通过仿真,对移动系统中各个车轮表面的应力分布以及驱动电动机转矩进行分析。为验证模型的正确性,开发了信号处理模块和主副摇臂移动系统试验平台,开展主副摇臂月球车移动系统在干沙表面的移动性能试验研究,对仿真和试验中的车轮功耗以及滑移率进行比较。结果表明主副摇臂移动系统动力学模型具有较好的可信性,该建模方法可以用于高效率的多轮多轴月球车的动力学分析。