飞行器舱段柔性装配系统设计及控制仿真研究

发布时间：2020-07-21 10:24

【摘要】：智能制造正处在发展热期,然而我国在航空航天领域的自动化发展相对落后,特别是国内相关军工企业的生产制造仍以传统的人工操作方式为主,低程度的自动化水平现状迫切需要得到大的改观。本文针对飞行器舱段装配环节,设计了部分自由度解耦的柔性装配机构,并对该机构展开运动规划及控制方面的研究。首先,构建对接机构的运动学和动力学模型。对设计的舱段对接机构进行工作原理分析及简化,建立方便描述舱段对接的基准坐标系,根据坐标转换关系来推导出舱段位姿运动与调整机构运动之间的关系。利用牛顿-欧拉方程推导出机构的动力学模型。其次,研究舱段位姿调整的运动轨迹。测量确定舱段初始位姿与目标位姿的情况后,根据相关的边界约束条件来拟合出多项式方程作为舱段运动调整的轨迹,根据实际调整机构的速度与驱动力约束条件确定出最优位姿调整时间,得到基于时间成本最低的舱段调整运动轨迹。根据运动学方程得到调整机构驱动自由度的时间最优运动轨迹。然后,设计支撑机构的伺服运动控制系统。对定位支撑机构各驱动自由度的控制模型进行分析,分别采用PID和自抗扰的策略对伺服运动的位置进行控制,并同时分析存在力矩干扰和输入信号干扰的情况下两者的动态性能,对比验证采用自抗扰控制策略对于调高支撑机构调整响应速度和控制精度方面的优势。最后,对舱段整体位姿的调整控制进行仿真分析。在考虑位置测量误差的情况下,仿真验证舱段位姿调整最终的误差,采用力测量的方式进行补偿,利用力阈值的方式对误差进行判断并给与小步长的实时补偿,并进行仿真验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V260.2
【图文】：

自动装配生产线

纪九十年代初期的欧洲国家，人们开始将飞机位的行动和研究。其中欧洲的 JAM （ Ji欧洲 ADFAST（Automation for drilling，fastention，and tooling）等项目在相关领域产生了比较深入的分析研究之后，“柔性装配”的观念也逐步到应用[6]。的波音公司将这一先进技术应用在了实践工业许多大型民用航空飞机生产商便纷纷效仿波音，术设为大型飞机设计制造理念的关键一环。其中的装配技术较为典型，它采用了一种混联形式的构不是与要调整对象直接关联，而是通过托架运样使得整个飞机的生产制造环节更加灵活，效率造方面，美国的 Lockheed Martin 公司采用了一种低同时又提高了生产效率[7]。下图为波音公司波音ed Martin 公司的 U 型装配生产线。

U型,公司,导弹,技术产业

图 1-2 Lockheed Martin 公司 U 型装配生产线[6]技术产业的不断发展与成熟，这项技术逐渐由飞机。外国的顶级武器生产厂对于导弹的自动化组装技了显著的成果。图 1-3 是波音公司研发的导弹相关跟踪仪观测手段进行实时的装配偏差检测，然后根进行相关自由度的调整，从而实现舱段部件的装配

柔性自动化,波音公司,装配系统,导弹

图 1-2 Lockheed Martin 公司 U 型装配生产线[6]新技术产业的不断发展与成熟，这项技术逐渐由飞机制透。外国的顶级武器生产厂对于导弹的自动化组装技术得了显著的成果。图 1-3 是波音公司研发的导弹相关组光跟踪仪观测手段进行实时的装配偏差检测，然后根据构进行相关自由度的调整，从而实现舱段部件的装配工

【参考文献】