学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

飞机大部件自动对接若干关键技术研究

作　者: 朱永国
导　师: 黄翔
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 飞机装配部件对接姿态调整数字化测量轨迹规划
分类号: V262
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 552次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

飞机装配在飞机制造过程中占有重要的地位，是飞机制造的关键和核心技术。飞机总装是部件装配的延续，是飞机装配的最后阶段；大部件对接是飞机总装阶段的主要工作内容。大部件对接质量在很大程度上决定了飞机的最终质量、制造成本和周期。我国飞机大部件装配仍沿用传统装配方法，装配效率低、精度和质量难以保证，已不能满足现代飞机高效、经济性等要求。需综合采用数字化测量、信息化管理、数控自动定位和自动连接等技术，使飞机大部件对接朝着自动化和数字化装配方向发展。目前，大部件自动对接相关技术和软硬件装备长期被国外公司垄断，严重制约了我国航空制造业自主研制能力提升。为此，本文以翼身对接为研究对象，对大部件对接测量控制网、柔性自动调姿机构、对接轨迹规划、大部件位姿跟踪测量、自动对接系统等大部件自动对接技术进行深入和系统的研究。全文的主要研究成果包括：（1）提出了飞机大部件自动对接测量控制网构建方法，建立了测量控制网平差模型，分析了公共基准点布设与测量控制网精度的关系，给出了大部件自动对接测量控制网的布设原则。（2）设计了翼身调姿柔性自动定位器，并分别针对机翼和中机身结构特点及动力学特性，构建了机翼和中机身柔性自动调姿机构，建立了调姿机构各误差源对翼身调姿精度影响的计算表达式。（3）为避免位姿迭代求解过程中雅各比矩阵出现奇异，将阻尼最小二乘法和乔列斯基分解相结合，提出了大部件位姿阻尼最小二乘迭代求解算法。（4）分别建立了机翼和中机身自动调姿的运动学方程，推导出了横滚、俯仰、偏转描述的机翼和中机身调姿机构雅各比矩阵。分别建立了建立机翼和中机身自动调姿机构的动力学方程，依据机翼和中机身自动对接动力学特性，提出了机翼和中机身自动对接轨迹规划算法。（5）提出了大部件位姿精确跟踪测量方法，建立了位姿跟踪动态系统的函数模型，推导出了位姿无偏卡尔曼滤波和外推算法。（6）在以上研究的基础上，提出了翼身自动对接系统体系结构，对翼身自动对接系统的各组成部分进行了功能规划。分别建立了翼身自动对接工程数据集、翼身自动对接辅助测量系统和翼身自动对接数据处理系统体系结构，研发了翼身自动对接辅助测量软件、翼身自动对接数据处理软件和运动控制软件，搭建了翼身自动对接运动控制平台。（7）针对ARJ21-700翼身自动对接工程应用，搭建了翼身自动对接平台，制定了翼身自动对接工艺流程。利用翼身自动对接平台实现了ARJ21-700翼身模拟件自动对接。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-16
第一章绪论  16-27
  1.1 选题背景和意义  16-18
  1.2 国内外研究现状  18-24
    1.2.1 大部件自动对接关键技术概述  18-20
    1.2.2 国外研究现状  20-23
    1.2.3 国内研究现状  23-24
  1.3 本文研究内容  24-27
第二章大部件自动对接测量控制网  27-40
  2.1 引言  27
  2.2 大部件自动对接测量控制网  27-30
  2.3 测量控制网精度分析  30-38
    2.3.1 布设误差对测量控制网精度影响  30-31
    2.3.2 公共基准点数量对测量控制网精度影响  31-32
    2.3.3 测量控制网精度蒙特卡洛仿真  32-38
  2.4 测量控制网参数误差对测量坐标精度影响  38
  2.5 本章小结  38-40
第三章翼身对接柔性自动调姿机构  40-56
  3.1 引言  40
  3.2 翼身柔性自动调姿机构  40-45
    3.2.1 柔性自动定位器设计  40-41
    3.2.2 柔性自动定位器组构建  41-42
    3.2.3 机翼 3-2-1 柔性自动调姿机构构建  42-43
    3.2.4 中机身冗余自由度柔性自动调姿机构构建  43-44
    3.2.5 翼身柔性自动调姿机构特点  44-45
  3.3 基于阻尼最小二乘法的大部件位姿迭代算法  45-46
  3.4 调姿机构运动学分析  46-50
    3.4.1 翼身调姿自由度分析  46-47
    3.4.2 定位器运动学逆解  47-50
  3.5 调姿机构误差分析  50-55
    3.5.1 调姿机构误差源描述  50
    3.5.2 基于齐次微变换矩阵的调姿机构误差建模  50-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章基于动力学的翼身调姿轨迹规划  56-73
  4.1 引言  56
  4.2 机翼调姿动力学建模  56-58
    4.2.1 机翼动力学建模  56-57
    4.2.2 机翼定位器动力学建模  57-58
  4.3 中机身调姿动力学建模  58-59
    4.3.1 中机身动力学建模  58
    4.3.2 中机身定位器动力学建模  58-59
  4.4 翼身调姿轨迹规划  59-63
    4.4.1 中机身调姿轨迹规划  59-60
    4.4.2 中机身调姿约束条件  60-61
    4.4.3 机翼调姿轨迹规划  61-62
    4.4.4 机翼调姿约束条件  62-63
  4.5 基于调姿均力的调姿时间确定  63-67
    4.5.1 调姿时间确定方法  63
    4.5.2 调姿时间确定数值计算方法  63-64
    4.5.3 机翼调姿轨迹规划仿真  64-67
  4.6 中机身调姿驱动力优化  67-71
    4.6.1 基于理想驱动力的中机身调姿冗余驱动力优化  67-68
    4.6.2 中机身调姿时间确定  68
    4.6.3 中机身调姿轨迹规划仿真  68-71
  4.7 本章小结  71-73
第五章大部件位姿跟踪测量  73-84
  5.1 引言  73
  5.2 大部件位姿精确跟踪测量  73-76
    5.2.1 滤波和预测方法  73-74
    5.2.2 调姿基准点运动学逆解  74
    5.2.3 调姿基准点自动跟踪测量  74-75
    5.2.4 基于单台激光跟踪仪的大部件位姿精确跟踪测量  75-76
  5.3 位姿无偏卡尔曼滤波  76-79
    5.3.1 中机身位姿跟踪测量函数模型建立  76-77
    5.3.2 调姿基准点无偏卡尔曼滤波  77-79
  5.4 位姿跟踪测量蒙特卡洛仿真  79-83
  5.5 本章小结  83-84
第六章飞机翼身自动对接系统与翼身对接试验  84-111
  6.1 引言  84
  6.2 翼身自动对接系统构建  84-93
    6.2.1 翼身自动对接工程数据集  85-86
    6.2.2 翼身自动对接辅助测量系统  86-89
    6.2.3 翼身自动对接数据处理系统  89-91
    6.2.4 翼身自动对接运动控制系统  91-93
  6.3 翼身自动对接工艺规划  93-97
    6.3.1 翼身自动对接工艺规划  93-94
    6.3.2 翼身调姿策略  94-97
  6.4 翼身自动对接平台搭建  97-100
  6.5 翼身自动对接试验  100-110
    6.5.1 中机身调姿  100-103
    6.5.2 机翼调姿与翼身对合  103-110
  6.6 本章小结  110-111
第七章全文总结与展望  111-113
  7.1 全文总结  111-112
  7.2 展望  112-113
参考文献  113-120
致谢  120-121
在学期间的研究成果及发表的学术论文  121-122
附录  122-136

飞机大部件自动对接若干关键技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文