月球探测车在月表松软土壤上的动力学比较复杂,为保证探测车的安全运行,需采用协调驱动控制策略。本文根据探测车在松软土壤上行驶的动力学特性,研究了基于车轮滑转率的协调驱动控制问题。针对普通变结构控制中存在问题,采用模糊逻辑思想,提出了模糊趋近律控制方法。将该方法用于月球探测车的协调驱动控制仿真中,获得了良好的性能。

以六轮差速转向月球车样机JLUIV-6为研究对象,推导了三维环境下月球车速度运动学模型,进而得出逆运动学模型。在路径跟踪阶层,根据横向偏差和角度偏差设计了车体的偏航角速度模糊控制器,并基于路径曲率和地形崎岖程度,引入模糊修正模块来控制车体的期望速度。在执行阶层,根据控制器输出的车体期望速度和角速度,用逆运动学模型给定车轮相应的转速指令,使其跟踪车体的期望速度和角速度。最后通过ADAMS/Simulink联合仿真验证了所提方法的有效性。

针对六轮月球探测车的协调驱动控制问题,提出一种间接模糊自适应控制设计方案。基于Lyapunov方法,证明所设计的控制方案不但能使跟踪误差收敛到原点的小邻域内,而且通过适当增大设计参数的值,可减小跟踪误差,从而提高控制精度。通过对月球探测车的协调驱动控制的仿真研究验证了此方法的有效性。

由于对月球表面障碍物的分布情况不了解,不能建立全局障碍物环境模型,根据传感器所获得的信息建立月球车的局部环境模型,应用模糊模式识别的方法,对在月球上所可能遇到的障碍物的类型进行分类。对不同的类别采用不同模糊控制器用于月球车的自主避障。模糊控制器的输入是离障碍物的最短距离和目标角度信息与环境类别,输出是月球车的转角。采用规则库的自动切换,实现月球车避障过程自适应控制。为了验证该算法的可行性,给出月球车在虚拟环境下的仿真结果。

研究目的:本文结合高海拔、高寒区铁路隧道施工的特点,介绍了冻土隧道施工通风控制的问题,提出了一种基于模糊理论的隧道施工通风新的控制系统。研究方法:采用两级模糊控制器,分别控制风量和风温两个被控参数.为了评价其实施效果,运用仿真技术,把设计控制方法和传统的控制方法进行比较。研究结论:该模糊控制系统不仅提高了隧道施工通风控制性能和自动化水平,而且节能效果非常显著。

自适应模糊控制是解决不确知非线性系统问题的一种有效手段。文中以月球探测车的驱动控制为背景,针对这类非线性MIMO系统,提出一种组合自适应模糊控制方法,用于系统模型不能准确获知的情形。在本方法中,控制律由3部分组成:监督控制项、跟踪控制项和补偿控制项。在控制律的设计中,通过自适应项来同时补偿模糊逻辑系统的逼近误差以及外部干扰的影响,且无需假设模糊逻辑系统最小逼近误差的上确界已知。基于Lyapunov方法,证明了闭环系统是全局稳定的,系统输出误差渐近收敛。将该方法应用于月球探测车的驱动控制中,仿真结果表明了方法的有效性。

论述了基于行为代理体的月球车避障技术。由月球地形高程图得到当地水平面下二色障碍图及着色障碍图,利用月球车代理体在障碍图及着色障碍图中进行避障学习与控制,将获得的控制量投影到月球车体坐标系下得到真实地形上的控制量,达到避障控制与运动规划的目的。利用障碍入侵月球车安全线的径向距离作为避障控制器输入,并由月球车目标趋向行为及避障行为输出融合突现出趋向目标的避障行为。仿真结果表明基于代理体的避障控制器设计方法使运行于真实环境下月球车的避障具有很高的可靠性。

提出了模糊比例变量的概念 ,利用此概念解决了室外复杂三维路径的模糊描述问题 ,并在此基础上用模糊数学理论解决了在月球微重力作用下、复杂三维地形中作业的 FWALR(五轮铰接式月球机器人 )的模糊控制问题 .仿真试验表明 ,该模糊控制器控制效果良好

小型月球探测器由地球停泊轨道向地月转移轨道射入时 ,要求采用自旋稳定来建立发动机的点火姿态。由于细长体和能量耗散的存在 ,导致了自旋运动的发散—章动运动 ,为此采用两种工程上常用的喷气主动控制方法设计了主动章动控制器。针对两种方法消耗燃料比较大的缺点 ,提出了一种模糊喷气主动章动控制方法