多孔结构隔热材料力位协同灌注控制

发布时间：2020-10-21 13:47

　　 隔热层作为飞机、导弹、火箭等航天航空设备的热防护系统的主要部件,其物理性能严重影响着整体热防护系统的隔热防护特性。通常,隔热层采用蜂窝型多孔结构件作为中间夹层,并在多孔结构件内填充具有绝热、抗振等特性的隔热材料,以增强隔热层的整体性能。因此,多孔结构件内隔热材料的灌注质量与整体工件的使用性能息息相关。本文提出了一种基于工业机器人的多孔结构件隔热材料自动灌注系统,针对手动灌注存在的灌注高度稳定性差、灌注效率低等问题,设计了自动灌注装置,研究了一种力位协同灌注控制方法,分析了灌注工艺参数,搭建了机器人自动灌注系统,实现了灌注力与灌注轨迹的可控灌注,保证了灌注质量。本文具体研究内容如下所述:提出了基于多传感信息的人工灌注手法采集方法,从成功的手动单孔灌注工艺出发,建立了填料管与活塞的运动轨迹及灌注力变化曲线。分析了隔热材料性质与灌注质量要求,总结了影响灌注质量的工艺参数;搭建了人工灌注手法采集系统实验平台,采用单目视觉传感器、IMU和力传感器提取灌注过程中的位置、力和姿态信息;分析了灌注力、初始高度等灌注工艺参数对灌注质量表征参数的影响,得到了优化的灌注工艺参数。提出了基于模糊补偿算法的隔热材料力位协同灌注控制方法,实现了对力-位信息的跟踪修调。分析了隔热材料的多阶段连续灌注过程,建立了自动灌注轨迹;建立了机器人自动灌注系统的运动学模型,分析了隔热材料的力学行为,建立了材料灌注接触力学模型;针对灌注高度和灌注紧密性的控制问题,研究了基于模糊算法的力位补偿控制器,调节力-位关系;通过SIMULINK仿真实验,验证了力位协同灌注控制方法的可靠性。最后,设计了一种具有力位协同控制功能的末端自动灌注装置,开发了机器人辅助自动灌注控制软件系统,搭建了人机交互界面。搭建了基于工业机器人的自动灌注系统实验平台,以某型号的多孔结构件为实验件,进行了隔热材料单孔自动灌注实验;单因素实验验证了初始灌注力阈值、拔出灌注力阈值、起始高度等灌注工艺参数对灌注质量表征参数的影响;单孔灌注实验验证了所提出的自动灌注系统与力位协同灌注控制方法的有效性,灌注高度在误差范围内,灌注质量良好。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB34;V261
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 灌注技术研究现状
    1.3 机器人力位控制方法的研究现状
        1.3.1 阻抗控制的研究现状
        1.3.2 力/位混合控制的研究现状
    1.4 论文主要研究内容
2 隔热材料灌注手法采集与分析
    2.1 隔热材料性质与灌注分析
        2.1.1 材料性质与灌注质量
        2.1.2 灌注工艺参数分析
    2.2 基于多传感信息的灌注手法采集系统设计
        2.2.1 人工隔热材料灌注手法采集系统
        2.2.2 图像处理与目标中心点坐标计算
        2.2.3 力信号滤波与重力补偿
        2.2.4 灌注姿态偏转角度与加速度计算
        2.2.5 填料管与活塞实际运动轨迹计算
    2.3人工灌注手法采集实验
        2.3.1 灌注手法采集系统与试验平台搭建
        2.3.2 人工灌注手法提取实验与结果
        2.3.3 手动灌注手法分析
    2.4 本章小结
3 隔热材料自动灌注控制方法研究
    3.1 隔热材料灌注过程分析
    3.2 自动灌注系统运动学模型
        3.2.1 机器人D-H坐标系及运动学模型
        3.2.2 自动灌注系统坐标系建立
        3.2.3 活塞运动数学模型
    3.3 灌注系统与材料接触模型
        3.3.1 隔热材料灌注模型
        3.3.2 灌注接触力学模型
    3.4 基于模糊算法的力位协同控制模型
        3.4.1 自动灌注系统控制策略
        3.4.2 基于模糊算法的灌注力位补偿模型
        3.4.3 力位模糊补偿控制器
    3.5 力位补偿控制仿真验证
    3.6 本章小结
4 多孔结构隔热材料自动灌注系统设计与实验
    4.1 多孔结构隔热材料自动灌注系统平台搭建
        4.1.1 自动灌注装置总体设计
        4.1.2 基于工业机器人的自动灌注装置
        4.1.3 机器人自动灌注系统实验平台搭建
    4.2 多孔结构隔热材料自动灌注系统软件开发
        4.2.1 伺服电机控制单元
        4.2.2 人机交互界面单元
    4.3 多孔结构隔热材料自动灌注实验
        4.3.1 灌注工艺参数单因素实验
        4.3.2 自动灌注实验
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邱发礼;傅锡玉;林世浒;;天然气制还原气催化剂孔结构的研究[J];天然气化工(C1化学与化工);1988年03期

2 龚逸明,李长江;烧结(垃圾)普通砖的孔结构及其作用[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1988年S1期

3 陈岩,董攀,魏发骏;水泥石孔结构的X射线小角度散射研究[J];硅酸盐学报;1989年02期

4 郭贤权,于占如,胡永中,何炳林;压汞法研究大孔离子交换树脂与吸附树脂的孔结构——Ⅳ.测定中的适用性和重现性[J];离子交换与吸附;1989年05期

5 张永发,谢克昌;煤和煤焦孔结构特性及其模拟[J];煤炭转化;1989年01期

6 陈健中;;用吸水动力学法测定混凝土的孔结构参数[J];混凝土及加筋混凝土;1989年06期

7 钱晓倩;;粉煤灰加气混凝土结晶度、孔结构与制品性能的关系[J];硅酸盐建筑制品;1989年03期

8 李金旺;邹勇;程林;;多孔结构毛细抽吸性能及渗透率测量实验研究[J];中国电机工程学报;2012年11期

9 杨培中;;多孔结构的几何特性研究及应用[J];东华大学学报(自然科学版);2007年03期

10 崔崇;推广一种新的孔结构计算方法[J];武汉工业大学学报;1992年03期

相关博士学位论文 前10条

1 徐仰立;基于激光选区熔化制造与拓扑优化设计的多孔结构的力学性能调控[D];北京工业大学;2019年

2 李辉;多尺度复合多孔结构烧结—脱合金制造及传热性能研究[D];华南理工大学;2017年

3 姚鑫;压块工艺条件下煤基颗粒活性炭的孔结构调控研究[D];中国矿业大学(北京);2015年

4 王庆恒;Al_2O_3基弥散型透气材料成孔机理及孔结构与性能研究[D];武汉科技大学;2018年

5 祝明玮;新型异孔共价有机框架材料的设计合成及其性质研究[D];浙江大学;2018年

6 徐超;多孔结构的高效参数优化设计[D];浙江大学;2018年

7 王强;新型孔结构材料的制备与分析应用研究[D];西南大学;2017年

8 苏向辉;多层多孔结构内热湿耦合迁移特性研究[D];南京航空航天大学;2002年

9 王玉超;多级孔结构单块材料的制备及性质[D];大连理工大学;2014年

10 李金旺;环路热管多孔结构的毛细抽吸性能及其制备与优化[D];山东大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 张远飞;基于增材制造的多孔结构设计与成型[D];大连理工大学;2019年

2 陈锦锋;SLS工艺多孔结构体模型表示及制造方法研究与实现[D];华中科技大学;2019年

3 刘润之;基于三维频域势流理论的浮式穿孔结构水动力分析[D];哈尔滨工程大学;2019年

4 林康杰;基于激光选区熔化的多孔过滤器设计与制造工艺研究[D];华南理工大学;2019年

5 崔学文;多孔结构隔热材料力位协同灌注控制[D];大连理工大学;2019年

6 陈杨;双峰孔结构聚氨酯发泡材料的制备及其性能探究[D];浙江工业大学;2019年

7 孟子寒;等级孔结构的钴—氮—碳材料制备及电化学性能研究[D];武汉理工大学;2018年

8 姬鹏超;褐煤干燥的孔结构及表面裂隙变化[D];中国矿业大学;2019年

9 汤淳;中空介孔硅球的孔结构控制及其纳米Au负载[D];湖北大学;2018年

10 常鹏;基于煤疏中质组的层次孔结构炭材料制备及其电化学性能研究[D];中国矿业大学;2018年

本文编号：2850193