电机故障对月球车驱动轮牵引性能的影响.pdf

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1、第29卷第5期计算机仿真2012年5月文章编号：1006—9348(2012)05—0069—04电机故障对月球车驱动轮牵引性能的影响王立，刘景林，吴喜桥(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘要：月球车是一种在外太空极端恶劣环境下长时阀自主运行、不可维修的轮式移动机器人．为准确预测车轮驱动电机故障运行时的牵引性能对于月球车的可靠性有重要意义。为确保月球车顺利完成任务．建立了电机正常运行时的电磁场仿真模型，在模型基础上针对开关管短路、开关管开路、霍尔位置信号恒值和绕组开路等分别建立了故障仿真模型，通过仿真确定了能够识别各种

2、故障的特征波形，并绘制了电机的机械特性曲线。应用车辆地面力学理论对比分析了电机正常与故障运行时驱动轮牵引性能的变化。研究结果表明，当电机发生各种故障后．驱动轮的牵引性能均有不同程度的下降。可为带障运行条件下的多轮协调控制策略的制定提供了理论依据。关键词：月球车；牵引性能；电磁场仿真：电机故障中图分类号：V417+．6文献标识码：AEffectsofMotorFaultsonTractionPerformancesofLunarRover’SDrivingWheelsWANGLi，LIUJing-lin，WUXi-qiao(Colle

3、geofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710072，China)ABSTRACT：ThelunarroverisatypeofwheeledmobilerobotwhichoperatesautonomouslyundertheharshspaceenvironmentforaverylongtimeandcaIlnotbeenproperlymaintained．Itisimportanttostudythetractionperform—ane

4、esofdrivingwheelswithfaultymotorsforre$earchonthelunarrover’soperationalreliabilities．Anelectromagnet-iCfieldsimulationmodelofthewheelmotorsundernormalstatewasbuihbasedonFlux10．3andwasmodifiedtO∞．commodatemultifariousfaultsincludingswitchfauhs．Hallsensorsignalfaultsand

5、windingfaults，Thecharacteristicwaveformafordiagnosingthefaultsandthemechanicalcharacteristiccurvesofthefaultymotorswereobtainedinvir-tueofelectromagneticfieldsimulation．Thetractionperformancesofdrivingwheelswithnaturalandfaultymotorswe他studiedbasedonthewheel-terrainint

6、eractionmodelbetweenrigidwheelandfloppysoil．Theresultsindicatethatthetractioncapacitiesoflunarroverdrivingwheelswithfanltymotorsdiminishedindifferentlevels，whichC；tllprovidesometheoreticalfoundationsforresearchonoperationalreliabilitiesandcoordinationcontrolmethodsforl

7、unarrover’Swheelswithfaultymotors．KEYWORDS：Luliarrover；Tractionperformance；Electromagneticfieldsimulation；Motorfaultl引言月球车作为搭载各种科学仪器的移动工具平台，是实现月球探测的关键系统tl】。月球表面普遍覆盖着由岩石碎屑和粉尘构成的月壤，车辆行驶于松软月壤之上，月壤颗粒受力发生形变流动，车轮产生滑转和沉陷，车辆可通过性较差。为研制具有高通过性的月球车，确保月球探测任务的顺利完成。国内外众多学者在月球车车轮和松软月壤

8、间相互作用的动力学特性研究方面进行了大量深入的研究。文献f2]分析基金项目：陕西省自然基金重点项目资助(2011GZOl3)收稿日期：201t—07一18修回13期：2011一07—29轮刺高度对月壤应力分布的影响，提出反映月壤侧向流