索段连接设备的顺应压接装置设计与测控平台研究

发布时间：2020-04-12 11:59

【摘要】：索段的高精度自动化制作对可展索网和网状反射天线成型具有重要意义。现有的手工索段连接设备在索段制作过程中凸显了诸多不足,影响制作工艺。其中,设备的压接模块在对索段进行夹套压接时,对索段的绳体产生剧烈剪切干扰,限制了索段连接的张力与长度的控制精度和成品率。同时,设备未实现测量与控制自动化集成,限制了索段制作的自动化程度和效率。因此设计和优化一款可降低压接过程对索段连接精度干扰的顺应压接装置,并完成索段连接设备的自动化集成对解决以上问题是必要的。本文针对索段连接设备中的索段非对中压接导致的张力与长度误差,提出了索段顺应对中压接方案。基于柔顺机构学原理与方法,设计了顺应压接装置,建立了装置中柔顺机构的柔度矩阵,并通过数值仿真验证了柔度矩阵的正确性,为装置的进一步优化提供了依据。针对顺应压接装置优化设计的问题,提出柔顺机构的优化指标和目标函数。结合压接过程对顺应压接装置的要求,通过设置更高的非支配层和偏离度系数,建立了多目标算法NSGA2的约束支配准则与计算程序。采用有约束的NSGA2算法对柔顺机构进行结构优化,开展了数值仿真与刚度测试实验,验证了柔顺机构的设计参数。完成了顺应压接装置的加工与安装,实现索段顺应对中压接。基于索段连接设备结构,完成了设备张力加载与位移测量的控制系统方案设计。使用PLC控制器设计和搭建了设备的电控系统,开发了设备控制算法。采用LABVIEW软件搭建了可视化的操作与监控界面。提高了设备的自动化程度以及测控信息的可视化程度。采用改进的顺应压接装置和搭建的自动系统,开展了索段连接精度的测试实验。通过张力与长度标定实验,校准了设备的测量的准确性。结合索段连接的制作工艺要求,基于临界比例度法,整定了设备PID控制器参数,验证了设备测控性能。设计了索段压接性能对比实验,验证了顺应压接装置可降低压接干扰,提高索段张力-位移精度。同时,设计了设备综合测试实验,验证了设备改进后在索段制作工艺上的性能的提升。本文针对索段连接设备,设计和优化了顺应压接装置,实现了索段的顺应对中压接,改善了索段自动压接性能。集成了张力-位移的测量与控制系统,提高了索段制作的精度和效率。
【图文】：

（a）凯夫拉纤维力学性能参数表（b）张力与变形量曲线 （c）蠕变曲线图 1-5 凯夫拉纤维力学性能图表在索段连接的高精度和一致性的要求下，依靠人工配合手动工装进行索段的制足制作工艺要求。本课题组针对以上索段制作的问题和难点，设计了一套能够长度和张力的高精度测量与控制的索段连接设备，以实现索段连接过程的自0 1 2 3 40102030405060形变量/(s）张力值/(N）0 5000 10000 150009698100102104106108110时间/(s）张力值/(N）

图 1-8 索段连通过对设备的安装与调试得知，索段连（1）索段的非对中压接。由于工装设接（在现有的空间条件下，选用体积较小的在非对中的问题，如图 1-9 所示，两钳头无边受到压接力，从而导致夹套不对称变形和性和一致性降低，，其索段张力和长度误差显图 1-9 非对
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH112

【参考文献】

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本文编号：2624690