宇航员在进行探测任务过程中驾驶载人月球车躲避岩石、陨石坑或避让其他恶劣的地形条件,应对载人月球车的操纵动力学特性十分的熟悉,需要在地球重力条件下进行相关的驾驶训练。但是由于地球与月球的重力条件以及土壤参数的不同,使得相同载人月球车的操纵动力学系统特性产生差异,导致宇航员产生操纵差异。因此,开展由于月球和地球条件不同而引起的载人月球车操纵动力学特性差异研究,寻找地面重力条件下模拟月球重力载人月球车操纵动力学特性的方法,使宇航员在地面进行驾驶训练后在月面执行探索任务时不产生操纵差异,具有重要的研究意义和应用价值。月球表面覆盖着松软月壤,载人月球车车轮行驶于特殊路面上,因此需要建立准确的车轮与土壤之间相互作用的力学模型。推导载人月球车车轮被动滑转和车轮侧向力的数学模型,引入地面力学等效计算系数对弹性筛网车轮进行力学模型的修正。搭建载人月球车车轮力学性能测试系统,进行载人月球车弹性筛网轮等效计算系数的参数辨识和试验验证,得到地面试验土壤和月面土壤条件下载人月球车弹性筛网轮的侧偏特性,为载人月球车操纵动力学特性研究和虚拟仿真平台搭建提供有力的理论支持和试验依据。建立载人月球车操纵动力学正向系统模型,是开展载人月球车操纵动力学特性相关研究的基础。推导载人月球车等效侧倾刚度和阻尼数学模型,并应用到正向系统模型中,分析载人月球车在行驶过程中由于月球与地球条件不同引起的操纵动力学特性参数差异(横摆角速度、质心处偏侧角、侧向加速度、行驶轨迹、车身侧倾角、车身侧倾速度以及横向载荷转移率)。结果表明,相对于地球条件下,月球条件下的载人月球车的操纵灵活性较差,操纵稳定性较差,同时宇航员会有更明显的侧滑感觉,更容易发生侧翻危险。由于载人月球车操纵动力学正向系统的特性分析无法为驾驶员提供更直接的操纵建议,因此本文搭建了基于径向基神经网络的载人月球车操纵动力学逆系统,建立了典型工况轨迹逆系统输入的数学模型,推导出了宇航员在相同轨迹、不同重力条件下行驶时操纵输入逆系统的求解模型。采用逆系统方法直接求得宇航员的操纵输入,可以更直接的分析月球和地球不同条件、行驶相同轨迹时对宇航员带来的操纵差异影响。结果表明,宇航员驾驶载人月球车在不同条件下行驶相同轨迹的过程中,在月面条件下,需要进行更快的操纵速度、更大的操纵幅度、更短的操纵反映时间、更频繁的角度变换、以及更高的操纵难度。本文从载人月球车操纵动力学正向系统和逆系统两个角度,分析了月球和地球不同条件所带来的差异,表明寻求地面模拟方法是必要的。提出了基于H?理论的模拟控制算法,利用Moore-Penrose逆的性质极小化了模拟误差。设计了地面模拟控制器,并将其应用到一个四轮转向的模拟训练车上,通过计算和仿真验证了其模拟精度以及在不同车速条件下或具有随机车轮转角误差条件时的高度适应性。实现了地面条件下对月面条件载人月球车操纵动力学特性的高精度模拟。建立了结合载人月球车弹性筛网车轮力学模型和基于Vortex的载人月球车动力学高保真虚拟仿真模型,对载人月球车操纵动力学正向系统、操纵动力学逆系统以及地面模拟控制方法进行动力学仿真计算,验证了正、逆系统以及模拟控制算法的正确性。本文的研究成果可为宇航员在月面驾驶载人月球车提供操纵建议,并为地面模拟试验和训练方法提供了解决方案。