大型部件调姿控制系统设计
发布时间：2021-01-27 10:22
现代飞机制造技术快速发展离不开数字化装配,大型部件调姿系统作为飞机装配系统重要的组成部分,其系统性能亟待提高。目前工程应用上多采用基于高精度调姿工装的并联调姿系统,调姿基本单元的性能和多轴协同联动的同步性直接决定了调姿系统的位姿调整精度和系统抗干扰性。同时大型部件调姿系统存在冗余驱动,调姿基本单元存在的位置误差易造成系统的调姿内力。本文以提高大型部件调姿系统位姿调整精度、消除系统调姿内力为目的,给出了基于主从控制策略的调姿系统多轴控制方案并进行多轴定位控制器的设计,同时提高了数控定位器的动静态精度和鲁棒性能。首先建立大型部件调姿系统的模型并对其系统特性进行分析,选择调姿系统的结构并判断支撑布局的合理性,定义调姿系统工作中涉及的坐标系并给出坐标系间转换关系的确立方法,重点分析了调姿系统工作开始前的系统标定,建立了调姿系统的逆运动学模型和动力学模型,阐述调姿基本单元的机械结构并建立数学模型,分析系统调姿内力产生的原因及造成的影响。其次给出了大型部件调姿系统的位姿控制方法,以消除系统调姿内力的目的建立调姿系统状态空间方程,分析系统最小实现得到大型部件无冗余的调姿系统结构,基于雅可比矩阵的条件...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
C919中型客机成功首飞飞机装配的劳动量较大，周期较长
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用在波音、麦道、空客、庞巴迪宇航等公司飞机生产环 1-2(c)所示是由若干多个相同的模块选择符合工作需求由于构型自由，但是由于定位器与大部件接触面积小，要特别注意定位器对大部件的作用力，防止接触部位过部件，各调姿基本单元的安装和支撑布局存在无法补偿的点阵列调姿工装 b)行列式调姿工
a)柱式数控定位器 b) 塔式数控定位器图 1-3 柱式及塔式数控定位器目前数控定位器根据机械结构设计不同和对大型部件支撑位置不同可以分为塔式数控定位器与柱式数控定位器两种，国际上，动静态精度高、鲁棒性强的自动化三维数控定位器被广泛的使用在波音、麦道、空客、庞巴迪宇航等公司飞机生产环节中。在实际工程应用中常采用柱式数控定位器在大型部件的下方支撑的构型，然而对于尺寸较大、下方支撑空间有限的大型部件，常选用侧壁支撑的塔式定位器，柱式数控定位器在道尼尔 728 型飞机机身-机翼装配中的应用和塔式数控定位器在波音 787 飞机总装中的使用分别如图 1-3(a)和(b)所示。在飞机装配领域，国内已经初步设计完成先进的数控定位设备并应用于飞机大型部件的调姿控制系统中，浙江大学柯映林团队[33]在国内首先研制基于驱动方向的 POGO 柱式定位器。为了提高数控定位器的定位精度，提升数控定位器的整体性能，国内不少学者及团队对数控定位器存在的误差进行分析并给出了补偿方案。浙江大学团队的郭志敏[33]等人建立了 POGO 柱因受力变形引起大部件位姿误差的数学模型，并进行了仿真分析。李晨[34]利用多体运动学理论对基于三坐标定
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国航空制造技术的现状及发展趋势[J]. 徐铎. 山东工业技术. 2017(19)
[2]激光跟踪仪三维坐标转换综合优化方法[J]. 黄鹏,王青,李江雄,俞慈君,柯映林. 计算机集成制造系统. 2015(11)
[3]一种并联机构雅可比矩阵的通用计算方法[J]. 张双双,杨洪涛. 机械传动. 2015(11)
[4]基于理想驱动力的中机身调姿多项式轨迹规划[J]. 朱永国,黄翔,宋利康,杨国为. 计算机集成制造系统. 2015(07)
[5]飞机立柱式柔性工装定位误差分析与精度保障[J]. 郭飞燕,王仲奇,康永刚,李西宁,王赢,李维亮. 计算机集成制造系统. 2013(08)
[6]双主轴双刀架精密数控车铣复合加工中心的研究开发[J]. 赵义顺,张霖. 中国制造业信息化. 2012(19)
[7]同步双主轴精密加工系统[J]. 张霖,廖文和,张志英,赵义顺,雷小宝,涂芬芬. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
[8]大飞机数字化装配技术[J]. 岩石,依然. 航空制造技术. 2010(18)
[9]基于三坐标定位器的大部件调姿机构误差分析[J]. 李晨,方强,李江雄. 机电工程. 2010(03)
[10]一种精密三坐标POGO柱设计与精度研究[J]. 郭志敏,蒋君侠,柯映林. 浙江大学学报(工学版). 2009(09)
硕士论文
[1]大型飞机翼身保形对接控制系统设计[D]. 陈伟东.浙江大学 2016
[2]调姿机构力/位置混合控制系统设计[D]. 罗中海.浙江大学 2014
[3]飞机翼身对接中的自动定位技术研究与系统开发[D]. 李旭龙.南京航空航天大学 2011
本文编号：3002889
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
C919中型客机成功首飞飞机装配的劳动量较大，周期较长
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用在波音、麦道、空客、庞巴迪宇航等公司飞机生产环 1-2(c)所示是由若干多个相同的模块选择符合工作需求由于构型自由，但是由于定位器与大部件接触面积小，要特别注意定位器对大部件的作用力，防止接触部位过部件，各调姿基本单元的安装和支撑布局存在无法补偿的点阵列调姿工装 b)行列式调姿工
a)柱式数控定位器 b) 塔式数控定位器图 1-3 柱式及塔式数控定位器目前数控定位器根据机械结构设计不同和对大型部件支撑位置不同可以分为塔式数控定位器与柱式数控定位器两种，国际上，动静态精度高、鲁棒性强的自动化三维数控定位器被广泛的使用在波音、麦道、空客、庞巴迪宇航等公司飞机生产环节中。在实际工程应用中常采用柱式数控定位器在大型部件的下方支撑的构型，然而对于尺寸较大、下方支撑空间有限的大型部件，常选用侧壁支撑的塔式定位器，柱式数控定位器在道尼尔 728 型飞机机身-机翼装配中的应用和塔式数控定位器在波音 787 飞机总装中的使用分别如图 1-3(a)和(b)所示。在飞机装配领域，国内已经初步设计完成先进的数控定位设备并应用于飞机大型部件的调姿控制系统中，浙江大学柯映林团队[33]在国内首先研制基于驱动方向的 POGO 柱式定位器。为了提高数控定位器的定位精度，提升数控定位器的整体性能，国内不少学者及团队对数控定位器存在的误差进行分析并给出了补偿方案。浙江大学团队的郭志敏[33]等人建立了 POGO 柱因受力变形引起大部件位姿误差的数学模型，并进行了仿真分析。李晨[34]利用多体运动学理论对基于三坐标定
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国航空制造技术的现状及发展趋势[J]. 徐铎. 山东工业技术. 2017(19)
[2]激光跟踪仪三维坐标转换综合优化方法[J]. 黄鹏,王青,李江雄,俞慈君,柯映林. 计算机集成制造系统. 2015(11)
[3]一种并联机构雅可比矩阵的通用计算方法[J]. 张双双,杨洪涛. 机械传动. 2015(11)
[4]基于理想驱动力的中机身调姿多项式轨迹规划[J]. 朱永国,黄翔,宋利康,杨国为. 计算机集成制造系统. 2015(07)
[5]飞机立柱式柔性工装定位误差分析与精度保障[J]. 郭飞燕,王仲奇,康永刚,李西宁,王赢,李维亮. 计算机集成制造系统. 2013(08)
[6]双主轴双刀架精密数控车铣复合加工中心的研究开发[J]. 赵义顺,张霖. 中国制造业信息化. 2012(19)
[7]同步双主轴精密加工系统[J]. 张霖,廖文和,张志英,赵义顺,雷小宝,涂芬芬. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
[8]大飞机数字化装配技术[J]. 岩石,依然. 航空制造技术. 2010(18)
[9]基于三坐标定位器的大部件调姿机构误差分析[J]. 李晨,方强,李江雄. 机电工程. 2010(03)
[10]一种精密三坐标POGO柱设计与精度研究[J]. 郭志敏,蒋君侠,柯映林. 浙江大学学报(工学版). 2009(09)
硕士论文
[1]大型飞机翼身保形对接控制系统设计[D]. 陈伟东.浙江大学 2016
[2]调姿机构力/位置混合控制系统设计[D]. 罗中海.浙江大学 2014
[3]飞机翼身对接中的自动定位技术研究与系统开发[D]. 李旭龙.南京航空航天大学 2011
本文编号：3002889
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