基于神经逆控制的月球车牵引控制

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1、分类号：TP24题目英文并列题目．【8252,98单位代码：10005学号：JS200502005密级：公开北京工业大学硕士学位论文(高校教师攻读硕士学位人员)!至垒璺iQ垒堡Q坠主!Q里墨Y墨主!塑Q!主塾皇坠坠婴i望=塞Q!皇￡．．．．．—．．．．．．．．．onNeuralNetworkInversionControl研究生姓名：墨亘专’业：撞式退别曼蟹能丕统研究方向：狃墨厶控制论文报告提交日期：垫!Q生曼且学位授予日期：授予单位名称和地址：j＆室王些态堂j丝塞直麴田匡垩壅国!鲤曼整编!Q咝至j、’f、’p{‘．、Jt’u’，k独创性声

2、明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：鲁：刁日期：j型!：』。z篁．关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手

3、段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)日期：趔!。羔：芝兰n{”ro第¨，t弦q4．；o垂一鎏营许礴摘要摘要牵引控制作为月球车导航与控制系统的基础，是月球科学探测目标实现的根本。本文针对月壤环境以及月球车驱动系统冗余的特点，研究了基于神经逆控制的月球车牵引控制方法。本文为探讨月球车牵引控制方案，开发了BH-2型月球车原理样机的驱动系统及配套的三维可视化操作平台。该原理样机目前可用于多种导航控制算法的验证工作。同时，由于月球表面的低重力环境、月壤环境难以在地球模拟，因此开发了三维可视化动力学仿真平台。该仿真平台整合有轮一地作用模型和多

4、刚体动力学计算模块，能够在三维场景中真实模拟月球车在月面行走时的动力学特征，可用于多种控制算法的验证工作。．本文从车轮滑移的角度出发，针对月球表面的软质土壤环境，得出了车轮滑移、车轮正压力、车轮牵引力之间的关系。并设计了基于地形高层图、基于力学平衡、基于运动学约束，这三种轮一地接触角估计方法。其中后两种可用于轮一地接触角的在线估计。同时，建立了月球车的运动学模型、动力学模型。这些对象模型和参数获取方法为牵引控制系统的设计和实现提供了基础。本文介绍了逆系统和口阶积分逆系统理论，研究了神经网络反向传播算法(BP)，设计了神经网络逆控制器，对系统

5、的可逆性和神经网络逆系统的稳定性进行了分析。最后在动力学仿真平台上，本文针对所设计的逆控制结构进行了仿真实验。通过仿真试验，验证了神经逆系统控制结构是合理的和有效的，而且实现容易、精度高，并且具有很强的鲁棒性。关键词月球车；牵引控制；神经逆控制北京工业大学工学硕士学位论文皇皇曼曹阜墨篁鲁—量曼!皇皇_罾—墨置曼曼曼罾蛋皇葛!曼皇曹量詈!量曹暑量暑皇皇曼曹皇詈鼍詈詈量鼍詈皇詈皇!皇葛皇鲁曼!鼍暑鼍皇鼍量曼皇皇詈皇詈鼍詈曼量量■一I．H-AbstractAbstractTractioncontrolsystemistheimportantcom

6、ponentofthelunarrovernavigationandcontrolsystem．Allthescienceinstrumentsonthelunarroverdependonthissystem．ThisthesisiSabouttodesignatractioncontrolsystemfromtheviewoftire-terraininteraction,tracioncontrolsystemofthelunarroveronneuralnetworkinversioncontr01．Forverifyvarious

7、tractioncontrolmethods，thisthesisbuildsthetractionsystemandoperationplatformoftheBH一2lunarroverprototypeandalsoa3Ddynamicvirtualsimulationplatform．Tllisthesisusesthesimplifiedmodeloftheinteractionbetweensolidwheelsandsoft—surfacefloorasthecomplementandbettermentofdynamicca

8、lculationtools．Simulationexperimentsupportstheeffectivenessofusingthesimplifiedmodelasrei