發(fā)布時間：2020-11-19 22:15

　　 艙段對接是航天類產(chǎn)品總裝過程中的核心環(huán)節(jié),其對接效率與質(zhì)量基本上決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造周期、成本和最終質(zhì)量。而傳統(tǒng)的對接方式存在效率低、精度和裝配質(zhì)量一致性較差等問題,難以滿足快速發(fā)展的實(shí)際生產(chǎn)要求,所以實(shí)現(xiàn)艙段自動對接以提高對接效率與質(zhì)量顯得尤為重要。為此,本文針對艙段自動對接過程中所涉及到的位姿擬合解算、調(diào)姿機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃等技術(shù)進(jìn)行了仿真研究。在分析艙段對接過程的基礎(chǔ)上,提出了以激光跟蹤儀和并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)為主體的艙段自動對接系統(tǒng)并闡述了其工作原理;同時對激光跟蹤測量方案及位姿表達(dá)方式進(jìn)行了介紹并對并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行了分析推導(dǎo)。為了實(shí)現(xiàn)艙段和并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)動平臺的位姿擬合,介紹了坐標(biāo)系基準(zhǔn)的構(gòu)建,提出了基于關(guān)鍵特征的艙段位姿最小二乘擬合算法并以固定艙段為例進(jìn)行了數(shù)值仿真分析,另外采用四元數(shù)法對并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)動平臺的初始空間位姿進(jìn)行了擬合求解和數(shù)值仿真分析,同時通過對位姿鏈的分析推導(dǎo)出了并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)動平臺的目標(biāo)位姿。通過對并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃邊界條件和約束限制的分析,設(shè)定了總調(diào)姿時間最小、總能耗最小、支鏈伸縮急動度最大絕對值最小等三個優(yōu)化性能目標(biāo),并采用五次B樣條曲線構(gòu)造了工作空間軌跡,同時利用人工免疫算法求解出了多目標(biāo)優(yōu)化軌跡,獲得了pareto解集,最后利用平均最優(yōu)解進(jìn)行了軌跡性能分析。利用Simulink和Sim Mechanics構(gòu)建了并聯(lián)調(diào)姿機(jī)構(gòu)軌跡跟隨控制仿真模型,并設(shè)計(jì)開發(fā)了集位姿擬合解算、軌跡規(guī)劃與軌跡跟隨控制仿真于一體的艙段自動對接技術(shù)仿真平臺,通過模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了功能的有效性。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V465
【部分圖文】：

（a）Tripod 機(jī)構(gòu) （b）Hexapod 機(jī)構(gòu)圖 1.2 兩種飛機(jī)部件自動對接裝配機(jī)構(gòu)波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設(shè)備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務(wù)[5-8]，其通過測量設(shè)備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標(biāo)。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實(shí)際應(yīng)用如圖 1.4 所示。圖 1.3 飛機(jī)部件自動對接系統(tǒng)原理圖 圖 1.4 波音 787 大部件自動對接系統(tǒng)在國防領(lǐng)域：美國波音公司配備的航天器數(shù)字化自動對接系統(tǒng)如圖 1.5 所示，其

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文（a）Tripod 機(jī)構(gòu) （b）Hexapod 機(jī)構(gòu)圖 1.2 兩種飛機(jī)部件自動對接裝配機(jī)構(gòu)波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設(shè)備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務(wù)[5-8]，其通過測量設(shè)備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標(biāo)。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實(shí)際應(yīng)用如圖 1.4 所示。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文（a）Tripod 機(jī)構(gòu) （b）Hexapod 機(jī)構(gòu)圖 1.2 兩種飛機(jī)部件自動對接裝配機(jī)構(gòu)波音和空客等大型航空制造公司主要采用大尺寸數(shù)字化測量設(shè)備和數(shù)控定位器的柔性工裝系統(tǒng)來完成大部件的定位和自動對接任務(wù)[5-8]，其通過測量設(shè)備獲得部件空間位姿，然后編制程序控制各數(shù)控定位器的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)對不同外形大部件的定位與對接裝配目標(biāo)。其系統(tǒng)原理圖如圖 1.3 所示，實(shí)際應(yīng)用如圖 1.4 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890514