【摘要】：復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品是涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域、多因素具有復(fù)雜功能的一類產(chǎn)品。線纜作為傳輸能量和信號(hào)的介質(zhì),被大量應(yīng)用于航空、航天、船舶等領(lǐng)域各類復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中,是連接電子設(shè)備與各分機(jī)模塊的“紐帶”。線纜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間的約束、線纜的柔性特性以及依靠以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證敷設(shè)質(zhì)量等因素的存在,使得線纜的敷設(shè)成為一個(gè)工藝難題。本文對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中線纜敷設(shè)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,主要包括線纜布線路徑規(guī)劃技術(shù)、線纜碰撞干涉檢測(cè)技術(shù)、線纜物理特性建模與仿真技術(shù)以及線纜敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估技術(shù),并在上述研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了面向復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的線纜敷設(shè)系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容和研究成果如下:(1)對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品三維空間線纜敷設(shè)路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了研究。針對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品線纜敷設(shè)困難問(wèn)題,提出了一種基于多尺度混沌變異粒子群算法的三維空間線纜敷設(shè)方法。首先分析了線纜敷設(shè)順序?qū)Σ季�連通結(jié)果的影響,通過(guò)三維敷設(shè)空間環(huán)境的抽象建模,完成了算法求解空間的定義。為實(shí)現(xiàn)路徑尋優(yōu)的局部解逃逸,將混沌變異思想引入到粒子群算法中;利用不同變異尺度之間的相互競(jìng)爭(zhēng)來(lái)促使整個(gè)種群對(duì)解空間進(jìn)行分散式搜索,解決了單一的變異尺度無(wú)法保證獲取最優(yōu)解的問(wèn)題,提高了算法全局和精確的局部尋優(yōu)性能。最后用4種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì)所提算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),并將該算法成功應(yīng)用到某相控陣?yán)走_(dá)的線纜敷設(shè)過(guò)程中。(2)對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品線纜敷設(shè)碰撞檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。針對(duì)線纜具有柔性可變形特性而引起線纜碰撞檢測(cè)難的問(wèn)題,提出了一種基于距離場(chǎng)和掃掠剪除算法的線纜碰撞檢測(cè)方法�；诰嚯x場(chǎng)的碰撞檢測(cè)方法主要用于檢測(cè)線纜與線纜、線纜與結(jié)構(gòu)件之間的碰撞:首先通過(guò)建立線纜體廓包圍球,完成線纜多細(xì)節(jié)層次球面調(diào)和的表達(dá);然后生成三維距離場(chǎng)映射,獲取線纜或結(jié)構(gòu)件表面法向量和穿刺深度等碰撞反饋信息�；趻呗蛹舫惴ǖ呐鲎矙z測(cè)方法主要用于檢測(cè)線纜的自碰撞:先構(gòu)建線纜分段數(shù)學(xué)模型,然后通過(guò)線纜離散點(diǎn)掃掠剪除完成線纜自碰撞檢測(cè)。最后對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該算法具有較好的準(zhǔn)確性和快速性,可以滿足工程實(shí)際的要求。(3)對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品線纜物理特性建模與仿真技術(shù)進(jìn)行了研究。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中柔性線纜敷設(shè)時(shí)空間位姿和形態(tài)易發(fā)生變化,從而導(dǎo)致線纜在敷設(shè)過(guò)程中線纜取樣信息不準(zhǔn)確,嚴(yán)重影響線纜敷設(shè)效率。為此,提出了一種基于精確Cosserat模型的柔性線纜物理特性建模與變形仿真方法。該方法針對(duì)線纜大變形特性,先建立線纜活動(dòng)標(biāo)架和線纜參數(shù)化模型,并分析線纜的空間演化過(guò)程;其次對(duì)線纜空間位姿和形態(tài)進(jìn)行描述,綜合考慮線纜的幾何特性和物理特性建立了基于精確Cosserat模型的線纜物理特性模型,構(gòu)建出柔性線纜的動(dòng)力學(xué)平衡方程;最后對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值積分求解,模擬線纜在敷設(shè)過(guò)程中的變形過(guò)程。(4)對(duì)復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品中線纜敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估技術(shù)進(jìn)行了研究。針對(duì)目前線纜敷設(shè)主要依靠現(xiàn)場(chǎng)裝配工人的經(jīng)驗(yàn)而使得敷設(shè)質(zhì)量難以得到保證的問(wèn)題,提出了一種基于屬性加權(quán)相似度的線纜敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估變精度粗糙集決策方法。首先對(duì)線纜敷設(shè)質(zhì)量的影響因素和構(gòu)成進(jìn)行了分析,通過(guò)綜合考慮評(píng)估對(duì)象的多種屬性,建立了線纜敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估模型并對(duì)屬性值進(jìn)行了量化處理;其次,在質(zhì)量評(píng)估模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合變精度粗糙集理論形成線纜敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估規(guī)則;最后,應(yīng)用屬性加權(quán)相似度方法比較當(dāng)前線纜敷設(shè)狀態(tài)與決策系統(tǒng)中所有對(duì)象的相似程度,得到敷設(shè)質(zhì)量決策結(jié)果,完成對(duì)線纜敷設(shè)的質(zhì)量評(píng)估。實(shí)例結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)的敷設(shè)質(zhì)量評(píng)估方法,該方法能提供更加符合實(shí)際的決策結(jié)果。(5)基于以上研究開(kāi)發(fā)了面向復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的線纜敷設(shè)系統(tǒng),并在某型號(hào)相控陣?yán)走_(dá)機(jī)柜的線纜敷設(shè)中進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH-39
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文如線纜的代號(hào) 顏色等）和線纜的附件信息（如接插件型，則可構(gòu)成線纜幾何模型信息的數(shù)據(jù)來(lái)源ǐ無(wú)向圖對(duì)于線優(yōu)勢(shì)，如可采用圖的相關(guān)算法搜索任意 2 個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間的立一個(gè)信息完整的線纜數(shù)字化模型，為此文獻(xiàn)[24, 87-89]進(jìn)對(duì)線纜無(wú)向圖的建立及存儲(chǔ)方法有所提及，但主要停留在程沒(méi)有做詳細(xì)介紹和分析ǐ本文以圖 2.3 中某三維線纜零出的劃分算法對(duì)線纜圖像進(jìn)行劃分，并在線纜劃分結(jié)果的思想[92]來(lái)表達(dá)線纜零件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ǐ

敷設(shè)接口abcd efghipqr敷設(shè)可行空間abcd efghipqr（a）線纜敷設(shè)三維模型 （b）線纜敷設(shè)三維可行空間abcd efghipqr易產(chǎn)生電磁干擾區(qū)域abcd efghipqr（c）敷設(shè)方案一（示意） （d）敷設(shè)方案二（示意）

圖 4. 10 線纜碰撞干涉檢測(cè)功能界面處線纜與線纜干涉放大圖II（a）線纜與線纜的碰撞干涉檢測(cè)處干涉放大圖處干涉放大圖IIIIIIIIVIV處線纜VV

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2803283