构造了一种旁路式结构的磁流变缓冲器,将其应用到月球软着陆系统中用来减振与缓冲。基于机械-月面系统的特性,建立了1/4月球着陆器软着陆地面冲击模型,考虑到磁流变的高速流、高剪切环境,采用Hershel-Bulkley模型来分析该缓冲器的磁流变力学特性。基于线性最优控制理论,求解出最优控制力,采用状态跳跃控制算法来实现着陆器软着陆的半主动控制,并与采用被动控制、最优控制算法的着陆器进行了对比分析。研究结果表明:该旁路结构磁流变缓冲器能够产生可控的阻尼力,而且采用的状态跳跃半主动控制算法能很好地降低过载,确保月球着陆器安全着陆;在着陆后期,缓冲器恢复到初始状态,能保证着陆器升空再着陆。
根据月球登陆器软着陆过程中对缓冲系统的要求和磁流变缓冲器特点,基于Herschel-Bulkley本构模型和登陆器软着陆的动力学方程,在Matlab/Simulink软件中建立了磁流变缓冲器缓冲的数学模型和不同冲击速度的控制电流模型,给出了月球环境中月球登陆器缓冲时不同时间的过载、速度和行程。设计了2个磁流变缓冲器,采用串联和电流控制实现了月球登陆器软着陆二级缓冲。分析结果表明:磁流变缓冲器可用于月球登陆器。