大尺寸飞行器质心柔性测量关键技术研究
发布时间：2021-05-17 07:20
质量特性参数的测试是飞行器地面测试的重要内容,其中质量、质心是必测参数,现有的测量技术不能满足大尺寸飞行器高精度、通用化的测量需求。本文针对大尺寸飞行器的特点,提出了质心柔性测量方法,该方法可以同时测量飞行器的质量。本文从测量模型的建立、改进的Kelvin耦合支撑结构的设计和优化、质心柔性测量系统的研制和测量结果的误差分离等方面进行了研究,主要研究工作包括:针对传统测量方法测量大尺寸飞行器时,测量系统基本上为专款专用,需要限定飞行器的测量姿态,质心测量精度还受到设备的机械定位精度的限制等问题,提出了一种质心柔性测量方法。该方法根据静力平衡原理、静力矩平衡原理以及重力作用线始终通过质心的特点,采用两套子系统同时测量被测件,借助高精度的坐标测量设备,使得被测件的装卡与姿态转换灵活度更高,所提出的方法可以兼容不同尺寸和形状的被测件,具有较好的通用性;分析了两套子系统的数据融合方法,提出重力作用线的构建方法,通过求解两条或两条以上的重力作用线的交点,实现被测件三维质心坐标的测量;采用蒙特卡洛法仿真分析了该柔性测量方法的测量不确定度,对于质量为4000kg、长为10000mm的被测件,质心X轴坐...
【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】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的、意义和背景
1.1.1 研究的目的和意义
1.1.2 课题背景
1.2 质量测量技术研究现状
1.3 质心测量技术研究现状
1.3.1 质心测量理论研究概况
1.3.2 质心测量技术国外研究现状
1.3.3 质心测量技术国内研究现状
1.4 目前存在的问题及论文的主要研究内容
第2章 质心柔性测量方法研究
2.1 引言
2.2 传统多点称重法测量模型及局限性
2.2.1 传统多点称重法的测量模型
2.2.2 传统多点称重法的特点及局限性
2.3 大尺寸飞行器质心柔性测量方法
2.3.1 质量测量方法
2.3.2 质心柔性测量基本原理
2.3.3 测量数据的融合方法
2.3.4 转换矩阵的求解方法
2.4 基于蒙特卡洛法的测量不确定度分析
2.5 本章小结
第3章 运动耦合支撑结构设计及优化
3.1 引言
3.2 消除侧向力的必要性
3.2.1 侧向力产生的原因及对测量结果的影响
3.2.2 几种典型的自对心结构
3.2.3 用于多点称重法的传统支撑结构
3.2.4 改进的开尔文耦合支撑结构
3.3 改进的开尔文耦合支撑结构数学模型
3.3.1 改进的耦合支撑结构建模分析
3.3.2 改进的耦合支撑结构仿真分析
3.3.3 改进的耦合支撑结构重复性实验
3.4 改进的耦合支撑结构优化方法研究
3.4.1 自动对心重复性的分析方法
3.4.2 Hertz接触理论及其应用
3.4.3 耦合支撑结构的接触区域大小
3.4.4 耦合支撑结构的变形对测量结果的影响
3.5 本章小结
第4章 质心柔性测量系统研制
4.1 引言
4.2 柔性测量系统总体方案
4.2.1 被测件的特点及测量要求
4.2.2 机械系统与电气系统设计
4.2.3 软件系统设计
4.3 柔性测量方法实验验证
4.3.1 子系统质量测量实验
4.3.2 子系统质心测量实验
4.3.3 柔性测量方法验证实验
4.4 本章小节
第5章 测量系统误差分离方法研究及实验
5.1 引言
5.2 称重传感器的坐标修正方法
5.2.1 传感器坐标修正基本原理
5.2.2 基于总体最小二乘法的修正方法
5.2.3 称重传感器坐标修正实验
5.3 主要误差源及误差分离方法
5.3.1 偏心引入的误差及误差分离方法
5.3.2 倾斜引入的误差及误差分离方法
5.3.3 被测件安装姿态引入的误差及误差分离实验
5.4 子系统相对位置关系引入的误差及误差分离方法
5.4.1 数据合成原理
5.4.2 误差源及其对测量结果的影响
5.4.3 误差分离方法研究
5.4.4 误差分离方法仿真分析
5.4.5 误差分离实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
附录1 标准件设计图纸
附录2 标准件质量检测报告
附录3 标准件外形参数检测报告
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]多构态星球车质心测量方法与试验研究[J]. 那强,李博,陶建国,于金山,樊世超. 机械工程学报. 2019(12)
[2]中国“长征”系列运载火箭300次发射圆满成功 “百发工程”助力中国向航天强国迈进[J]. 蔡婷. 中国航天. 2019(03)
[3]新一代运载火箭整体亮相 “长征”九号重型火箭研制进展喜人[J]. 蔡婷. 中国航天. 2018(11)
[4]激光跟踪仪多边测量的不确定度评定[J]. 任瑜,刘芳芳,张丰,傅云霞,邾继贵. 光学精密工程. 2018(10)
[5]求解三维坐标转换参数的总体最小二乘新方法[J]. 曾昭福. 廊坊师范学院学报(自然科学版). 2018(02)
[6]X-38飞行器质量特性测量方法[J]. 陈永强,周晓丽,康军,穆星科,谭珏. 航天制造技术. 2018(03)
[7]无人机质量特性参数一体化测量系统的研究[J]. 温晶晶,邓聃,吴斌. 计量学报. 2018(02)
[8]一种高精度冗余质量质心测试方法研究[J]. 于荣荣,於陈程,王晓阳,于龙岐,谭旭,姜禄华. 航空制造技术. 2018(03)
[9]一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法[J]. 乔凌霄,陈江宁,陈文会,张丽,田景志. 计量学报. 2018(01)
[10]飞机柔性重量重心测量系统POGO柱优化设计[J]. 赵文辉,孙超健,郑鹏,李文强. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
博士论文
[1]大型装备质量特性参数测量关键技术研究及系统研发[D]. 高瑞贞.重庆大学 2017
[2]总体最小二乘模型及其在矿区测量数据处理中的应用研究[D]. 陶叶青.中国矿业大学 2015
[3]大尺寸飞行器质量特性测量关键技术研究[D]. 王超.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]复杂型面结构件的质量质心测量系统设计[D]. 袁涛.南京理工大学 2015
[2]多点调平系统的研究[D]. 何兵怀.电子科技大学 2014
[3]某火箭炮发射装置平台自动调平系统设计与研究[D]. 李建军.南京理工大学 2007
本文编号：3191347
【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】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的、意义和背景
1.1.1 研究的目的和意义
1.1.2 课题背景
1.2 质量测量技术研究现状
1.3 质心测量技术研究现状
1.3.1 质心测量理论研究概况
1.3.2 质心测量技术国外研究现状
1.3.3 质心测量技术国内研究现状
1.4 目前存在的问题及论文的主要研究内容
第2章 质心柔性测量方法研究
2.1 引言
2.2 传统多点称重法测量模型及局限性
2.2.1 传统多点称重法的测量模型
2.2.2 传统多点称重法的特点及局限性
2.3 大尺寸飞行器质心柔性测量方法
2.3.1 质量测量方法
2.3.2 质心柔性测量基本原理
2.3.3 测量数据的融合方法
2.3.4 转换矩阵的求解方法
2.4 基于蒙特卡洛法的测量不确定度分析
2.5 本章小结
第3章 运动耦合支撑结构设计及优化
3.1 引言
3.2 消除侧向力的必要性
3.2.1 侧向力产生的原因及对测量结果的影响
3.2.2 几种典型的自对心结构
3.2.3 用于多点称重法的传统支撑结构
3.2.4 改进的开尔文耦合支撑结构
3.3 改进的开尔文耦合支撑结构数学模型
3.3.1 改进的耦合支撑结构建模分析
3.3.2 改进的耦合支撑结构仿真分析
3.3.3 改进的耦合支撑结构重复性实验
3.4 改进的耦合支撑结构优化方法研究
3.4.1 自动对心重复性的分析方法
3.4.2 Hertz接触理论及其应用
3.4.3 耦合支撑结构的接触区域大小
3.4.4 耦合支撑结构的变形对测量结果的影响
3.5 本章小结
第4章 质心柔性测量系统研制
4.1 引言
4.2 柔性测量系统总体方案
4.2.1 被测件的特点及测量要求
4.2.2 机械系统与电气系统设计
4.2.3 软件系统设计
4.3 柔性测量方法实验验证
4.3.1 子系统质量测量实验
4.3.2 子系统质心测量实验
4.3.3 柔性测量方法验证实验
4.4 本章小节
第5章 测量系统误差分离方法研究及实验
5.1 引言
5.2 称重传感器的坐标修正方法
5.2.1 传感器坐标修正基本原理
5.2.2 基于总体最小二乘法的修正方法
5.2.3 称重传感器坐标修正实验
5.3 主要误差源及误差分离方法
5.3.1 偏心引入的误差及误差分离方法
5.3.2 倾斜引入的误差及误差分离方法
5.3.3 被测件安装姿态引入的误差及误差分离实验
5.4 子系统相对位置关系引入的误差及误差分离方法
5.4.1 数据合成原理
5.4.2 误差源及其对测量结果的影响
5.4.3 误差分离方法研究
5.4.4 误差分离方法仿真分析
5.4.5 误差分离实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
附录1 标准件设计图纸
附录2 标准件质量检测报告
附录3 标准件外形参数检测报告
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]多构态星球车质心测量方法与试验研究[J]. 那强,李博,陶建国,于金山,樊世超. 机械工程学报. 2019(12)
[2]中国“长征”系列运载火箭300次发射圆满成功 “百发工程”助力中国向航天强国迈进[J]. 蔡婷. 中国航天. 2019(03)
[3]新一代运载火箭整体亮相 “长征”九号重型火箭研制进展喜人[J]. 蔡婷. 中国航天. 2018(11)
[4]激光跟踪仪多边测量的不确定度评定[J]. 任瑜,刘芳芳,张丰,傅云霞,邾继贵. 光学精密工程. 2018(10)
[5]求解三维坐标转换参数的总体最小二乘新方法[J]. 曾昭福. 廊坊师范学院学报(自然科学版). 2018(02)
[6]X-38飞行器质量特性测量方法[J]. 陈永强,周晓丽,康军,穆星科,谭珏. 航天制造技术. 2018(03)
[7]无人机质量特性参数一体化测量系统的研究[J]. 温晶晶,邓聃,吴斌. 计量学报. 2018(02)
[8]一种高精度冗余质量质心测试方法研究[J]. 于荣荣,於陈程,王晓阳,于龙岐,谭旭,姜禄华. 航空制造技术. 2018(03)
[9]一种基于多步法的高精密主轴回转误差分离算法[J]. 乔凌霄,陈江宁,陈文会,张丽,田景志. 计量学报. 2018(01)
[10]飞机柔性重量重心测量系统POGO柱优化设计[J]. 赵文辉,孙超健,郑鹏,李文强. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
博士论文
[1]大型装备质量特性参数测量关键技术研究及系统研发[D]. 高瑞贞.重庆大学 2017
[2]总体最小二乘模型及其在矿区测量数据处理中的应用研究[D]. 陶叶青.中国矿业大学 2015
[3]大尺寸飞行器质量特性测量关键技术研究[D]. 王超.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]复杂型面结构件的质量质心测量系统设计[D]. 袁涛.南京理工大学 2015
[2]多点调平系统的研究[D]. 何兵怀.电子科技大学 2014
[3]某火箭炮发射装置平台自动调平系统设计与研究[D]. 李建军.南京理工大学 2007
本文编号：3191347
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3191347.html
