本发明专利技术公开了一种基于滑转率调节的轮式月球车驱动控制方法，包括以下步骤：工况选择以及控制目标确定；车轮滑转率估计；月球车系统模型的建立；车轮分配力矩Ti的计算。本发明专利技术将月球车行驶工况分为两种：一种为车体加速或减速工况，将车轮的滑转率控制在驱动效率较高的范围内，可保证车轮较高的驱动效率；一种为车体匀速行驶工况，以各个车轮滑转率的平均值为控制目标，可避免控制目标单一，单轮滑转率过高或过低引起的能耗增加，通过性变差等问题。采用滑模变结构控制算法，求解简单，计算量小，保证了系统具有良好的鲁棒性，使月球车在崎岖环境下的运动更加协调。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天
，涉及到一种以提高摇臂-转向架轮式月球车在崎岖环境下可通过性为目标的滑模变结构控制方法，特别涉及到。
技术介绍
月球车驱动控制技术是移动机器人运动控制的实现环节，也是月球车实现自主行走的关键技术之一，其技术要点是如何对各车轮驱动力进行合理分配，以使崎岖月表上行驶的月球车轮与轮之间的运动状态相匹配，避免各轮驱动力分配不合理引起的打滑与下陷，从而减小月球车的能量损耗和机械磨损，提高其通过性和使用寿命。尽管月球车的驱动力调节和控制已被高度关注，但有关控制算法的研究较少，现有控制方法的局限性在于 通过优化特定约束条件来对车轮的驱动力矩进行分配的方法，约束求最优解的过程非常复杂，计算量大；对月球车的启动加速过程进行控制的方法，仅将滑转率控制在一个期望值， 并没有对月球车行驶过程进行控制；采用PI控制算法设计的PI控制器较简单，控制目标单
技术实现思路
针对现有控制方法求解复杂、计算量大，仅将滑转率控制在一个固定的期望值，没有对月球车的行驶过程进行控制，控制目标单一等问题，本专利技术要提出，按照月球车加速或减速行驶和匀速行驶两种工况，对月球车各个车轮的力矩进行分配控制，即当月球车处于加速或减速工况时，将各车轮滑转率控制在各轮驱动效率最佳的区间内；当月球车处于匀速行驶工况时，以车轮平均滑转率为控制目标；并且求解简单、计算量小。本专利技术的技术方案是，所述的驱动控制系统包括工况选择模块、滑转率估计模块、滑模变结构控制模块、PID速度控制模块以及月球车系统，所述的月球车系统通过动力学和运动学分析得到车轮质心的平动速度和车轮角速度，输入到滑转率估计模块；滑转率估计模块计算各个车轮的滑转率，输入到滑模变结构控制模块中，作为滑模变结构控制模块的控制目标对车轮的力矩进行分配；最后将该分配力矩施加到各个车轮上，完成对车轮的驱动控制；所述的驱动控制方法具体包括以下步骤A、工况选择以及控制目标确定Al、因月球车在加速或减速时需要将滑转率控制在一定的范围内，以提高驱动效率，且在匀速行驶过程中需要适应地形起伏，避免单轮滑转过大导致的通过性及协调性变差，所以将月球车的行驶工况分为加速或减速工况和匀速行驶工况；A2、加速或减速工况下控制目标的确定为了保证月球车在加速时车轮具有足够大的驱动力矩和较高的驱动效率，需要将各个车轮的滑转率控制在驱动效率最佳的范围内；A3、匀速行驶工况下控制目标的确定匀速行驶工况下，为了使车轮滑转率得到有效控制，从而降低车体能量损耗、提高车体的通过性和驱动协调性能；选择各轮滑转率的平均值为控制目标，若单轮滑转率过高， 说明针对固定支反力N的车轮牵引力F过大，降低滑转率也就减少了不必要的车轮牵引力的消耗；若滑转率过小，说明针对固定支反力N的牵引力F过小，远远小于地面所能给予的牵引力，为了成功穿越沟壕或是陡坡等崎岖地形，需要增大滑转率以提高地面牵引力，提高月球车在崎岖地面的通过性能；B、车轮滑转率估计BI、首先对车轮滑转率进行定义，因月球车的各项运动参数和指标均与滑转率有关，所以滑转率成为了研究的重点，其定义如下权利要求1.，其特征在于所述的驱动控制系统包括工况选择模块、滑转率估计模块、滑模变结构控制模块、PID速度控制模块以及月球车系统，所述的月球车系统通过动力学和运动学分析得到车轮质心的平动速度和车轮角速度，输入到滑转率估计模块；滑转率估计模块计算各个车轮的滑转率，输入到滑模变结构控制模块中，作为滑模变结构控制模块的控制目标对车轮的力矩进行分配；最后将该分配力矩施加到各个车轮上，完成对车轮的驱动控制；所述的驱动控制方法具体包括以下步骤A、工况选择以及控制目标确定Al、因月球车在加速或减速时需要将滑转率控制在一定的范围内，以提高驱动效率，且在匀速行驶过程中需要适应地形起伏，避免单轮滑转过大导致的通过性及协调性变差，所以将月球车的行驶工况分为加速或减速工况和匀速行驶工况；A2、加速或减速工况下控制目标的确定为了保证月球车在加速时车轮具有足够大的驱动力矩和较高的驱动效率，需要将各个车轮的滑转率控制在驱动效率最佳的范围内；A3、匀速行驶工况下控制目标的确定匀速行驶工况下，为了使车轮滑转率得到有效控制，从而降低车体能量损耗、提高车体的通过性和驱动协调性能；选择各轮滑转率的平均值为控制目标，若单轮滑转率过高，说明针对固定支反力N的车轮牵引力F过大，降低滑转率也就减少了不必要的车轮牵引力的消耗；若滑转率过小，说明针对固定支反力N的牵引力F过小，远远小于地面所能给予的牵引力，为了成功穿越沟壕或是陡坡等崎岖地形，需要增大滑转率以提高地面牵引力，提高月球车在崎岖地面的通过性能；B、车轮滑转率估计BI、首先对车轮滑转率进行定义，因月球车的各项运动参数和指标均与滑转率有关，所以滑转率成为了研究的重点，其定义如下全文摘要本专利技术公开了，包括以下步骤工况选择以及控制目标确定；车轮滑转率估计；月球车系统模型的建立；车轮分配力矩Ti的计算。本专利技术将月球车行驶工况分为两种一种为车体加速或减速工况，将车轮的滑转率控制在驱动效率较高的范围内，可保证车轮较高的驱动效率；一种为车体匀速行驶工况，以各个车轮滑转率的平均值为控制目标，可避免控制目标单一，单轮滑转率过高或过低引起的能耗增加，通过性变差等问题。采用滑模变结构控制算法，求解简单，计算量小，保证了系统具有良好的鲁棒性，使月球车在崎岖环境下的运动更加协调。文档编号B60W40/105GK102602547SQ201210006809公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日专利技术者吴淑梅, 李明, 李琳辉, 王文波, 王蒙蒙, 连静, 郭烈 申请人:大连理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李琳辉，连静，吴淑梅，李明，王文波，郭烈，王蒙蒙，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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