【摘要】：智能制造正處在發(fā)展熱期,然而我國在航空航天領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展相對落后,特別是國內(nèi)相關(guān)軍工企業(yè)的生產(chǎn)制造仍以傳統(tǒng)的人工操作方式為主,低程度的自動(dòng)化水平現(xiàn)狀迫切需要得到大的改觀。本文針對飛行器艙段裝配環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)了部分自由度解耦的柔性裝配機(jī)構(gòu),并對該機(jī)構(gòu)展開運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及控制方面的研究。首先,構(gòu)建對接機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。對設(shè)計(jì)的艙段對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作原理分析及簡化,建立方便描述艙段對接的基準(zhǔn)坐標(biāo)系,根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來推導(dǎo)出艙段位姿運(yùn)動(dòng)與調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。利用牛頓-歐拉方程推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。其次,研究艙段位姿調(diào)整的運(yùn)動(dòng)軌跡。測量確定艙段初始位姿與目標(biāo)位姿的情況后,根據(jù)相關(guān)的邊界約束條件來擬合出多項(xiàng)式方程作為艙段運(yùn)動(dòng)調(diào)整的軌跡,根據(jù)實(shí)際調(diào)整機(jī)構(gòu)的速度與驅(qū)動(dòng)力約束條件確定出最優(yōu)位姿調(diào)整時(shí)間,得到基于時(shí)間成本最低的艙段調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程得到調(diào)整機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)自由度的時(shí)間最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡。然后,設(shè)計(jì)支撐機(jī)構(gòu)的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。對定位支撐機(jī)構(gòu)各驅(qū)動(dòng)自由度的控制模型進(jìn)行分析,分別采用PID和自抗擾的策略對伺服運(yùn)動(dòng)的位置進(jìn)行控制,并同時(shí)分析存在力矩干擾和輸入信號(hào)干擾的情況下兩者的動(dòng)態(tài)性能,對比驗(yàn)證采用自抗擾控制策略對于調(diào)高支撐機(jī)構(gòu)調(diào)整響應(yīng)速度和控制精度方面的優(yōu)勢。最后,對艙段整體位姿的調(diào)整控制進(jìn)行仿真分析。在考慮位置測量誤差的情況下,仿真驗(yàn)證艙段位姿調(diào)整最終的誤差,采用力測量的方式進(jìn)行補(bǔ)償,利用力閾值的方式對誤差進(jìn)行判斷并給與小步長的實(shí)時(shí)補(bǔ)償,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V260.2
【圖文】：

紀(jì)九十年代初期的歐洲國家，人們開始將飛機(jī) 位 的 行 動(dòng) 和 研 究 。 其 中 歐 洲 的 JAM （ Ji歐洲 ADFAST（Automation for drilling，fastention，and tooling）等項(xiàng)目在相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生了比較深入的分析研究之后，“柔性裝配”的觀念也逐步到應(yīng)用[6]。的波音公司將這一先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在了實(shí)踐工業(yè)許多大型民用航空飛機(jī)生產(chǎn)商便紛紛效仿波音，術(shù)設(shè)為大型飛機(jī)設(shè)計(jì)制造理念的關(guān)鍵一環(huán)。其中的裝配技術(shù)較為典型，它采用了一種混聯(lián)形式的構(gòu)不是與要調(diào)整對象直接關(guān)聯(lián)，而是通過托架運(yùn)樣使得整個(gè)飛機(jī)的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)更加靈活，效率造方面，美國的 Lockheed Martin 公司采用了一種低同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率[7]。下圖為波音公司波音ed Martin 公司的 U 型裝配生產(chǎn)線。

圖 1-2 Lockheed Martin 公司 U 型裝配生產(chǎn)線[6]技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與成熟，這項(xiàng)技術(shù)逐漸由飛機(jī)。外國的頂級(jí)武器生產(chǎn)廠對于導(dǎo)彈的自動(dòng)化組裝技了顯著的成果。圖 1-3 是波音公司研發(fā)的導(dǎo)彈相關(guān)跟蹤儀觀測手段進(jìn)行實(shí)時(shí)的裝配偏差檢測，然后根進(jìn)行相關(guān)自由度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)艙段部件的裝配

圖 1-2 Lockheed Martin 公司 U 型裝配生產(chǎn)線[6]新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與成熟，這項(xiàng)技術(shù)逐漸由飛機(jī)制透。外國的頂級(jí)武器生產(chǎn)廠對于導(dǎo)彈的自動(dòng)化組裝技術(shù)得了顯著的成果。圖 1-3 是波音公司研發(fā)的導(dǎo)彈相關(guān)組光跟蹤儀觀測手段進(jìn)行實(shí)時(shí)的裝配偏差檢測，然后根據(jù)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)自由度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)艙段部件的裝配工

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764287