针对高度耦合的月球车轮地相互作用力学积分模型很难在实际中应用的问题,采用应力分布线性化、忽略比重较小的耦合项等方法,推导了解耦的封闭解析模型.利用轮地相互作用测试平台,对具有不同尺寸和不同轮刺的6种车轮进行试验.基于解耦模型研究了土壤参数的辨识方法,对轮地作用过程中的8个未知参数进行了辨识,并利用试验数据验证了该方法的合理性.由于辨识的参数对于简化误差具有补偿作用,解耦解析模型可以对挂钩牵引力、驱动阻力矩、沉陷量、滑转率等进行精度较高的预测,进而可以较好地应用于月球车的动力学仿真和控制算法设计.
月壤力学特性参数的研究可以使人们了解更多的星球地质学信息,也是进行月球探测车等设备开发以及未来从事人类月球活动的工程基础。利用月球车轮地作用测试平台和模拟月壤对6种不同尺寸和轮刺的车轮进行试验,利用传统压板试验和剪切试验测量土壤力学参数。针对月球车轮地作用地面力学积分模型进行耦合度和参数敏感度分析,进而将8个力学参数分为3组,即接触角系数、承压特性参数和剪切特性参数。提出一种循环迭代的参数辨识方法,利用相关度最大的挂钩牵引力、沉陷量和前进阻力矩分别对3组参数依次进行辨识。采用试验数据进行验证,结果表明,此方法可以高精度地辨识土壤的3个剪切参数,组合沉陷模量可以设定为一典型值,接触角系数和沉陷指数系数与车轮相关,反映了车轮的轮刺效应和尺寸效应。该方法避免了简化模型带来的参数辨识误差,实现了对于月壤参数的全面辨识,既可以估计月壤特性,还可以提高轮地作用力学模型的预测精度。
在大量冻土蠕变试验的基础上,用等时曲线近似方法确定了冻土的屈服极限,建立了多种粘弹性和粘弹塑性流变模型,采用非线性最小二乘法反演了冻土流变参数,并基于简单性和精确性原则,建立了冻土模糊优选模型。模糊评判结果表明,在较低应力下Burgers模型是最优模型,在较高应力下村山朔郎模型为最优模型。
从冻土温度场的实际背景、物理现实及温度场的数值计算现状出发 ,阐述了参数辨识的重要性和必要性 .以冬季开放的渠道为例 ,在原有温度场的基础上 ,利用参数之间的关系 ,给出了耦合温度场的数学模型 .在此基础上首次建立方程中一些参数的分布控制模型 ,应用这些参量的连续性与变化的缓慢性 ,将问题分解 ,把在无穷维空间的辨识转化为有限维空间的辨识 .论述了各子系统的解与参量的关系及优化辨识问题最优解的存在性 ,即可辨识性 .