大型运载火箭自动对接技术研究

论文摘要

大型运载火箭具有重量和尺寸都很大的特征,且其总装精度又有很高要求。级段是大型运载火箭箭体的重要组成部分,其对接精度影响整个火箭的装配精度和质量。而自动对接比人工对接具有对接精度高和效率高的优势,同时自动对接关键技术不仅适用于大型运载火箭总装,同样可应用于其他大型物体的组装过程中,如飞机自动装配。因此,研究大型火箭级段的自动对接技术具有重大意义。本文首先介绍了大型运载火箭总装的现状,并对自动对接技术进行了分析,完成运载火箭对接模型的建立;主要分析了自动对接测量方法,根据火箭箭体结构特点完成火箭级段CAD模型的建立,重点研究了物体位姿与坐标转换矩阵的关系。其次,论文完成了火箭级段自动对接方案的设计,主要研究了激光跟踪仪测量法和室内GPS测量法原理,并对两者进行了比较和选择;详细分析了激光跟踪仪移站等关键技术;设计了自动对接关键的机械调整机构。最后,本文分析了影响自动对接精度的主要因素,并结合运载火箭级段实际大小,利用Solidworks进行了实验仿真,对结果进行了分析,给出了自动对接的整体不确定度。数据处理结果显示,本文提出的自动对接方案具有较高的装配精度,其对接不确定度满足实际生产中级段对接精度的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的及意义
• 1.2 运载火箭总装国内外现状
• 1.3 自动对接技术分析
• 1.3.1 自动对接技术定义
• 1.3.2 自动对接测量方法
• 1.3.3 自动对接基准选择
• 1.3.4 自动对接技术应用
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 运载火箭对接模型
• 2.1 火箭箭体构成
• 2.2 级段模型建立
• 2.3 自动对接模型
• 2.3.1 级段对接模型
• 2.3.2 位姿变换原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 对接方案设计与关键技术分析
• 3.1 对接测量方法选择
• 3.1.1 激光跟踪仪测量法
• 3.1.2 室内GPS测量法
• 3.2 自动对接方案设计
• 3.2.1 自动对接基准选择
• 3.2.2 机械调整机构设计
• 3.3 关键技术分析
• 3.3.1 点的选择
• 3.3.2 坐标测量机的移站
• 3.3.3 角度解的选择
• 3.3.4 自动对接完成的判定
• 3.4 本章小结
• 第4章 运载火箭自动对接仿真
• 4.1 仿真平台
• 4.1.1 Solidworks软件
• 4.1.2 VB和Matlab混合编程
• 4.2 级段对接实验仿真
• 4.2.1 坐标测量机模型
• 4.2.2 级间段对接仿真
• 4.3 不确定度分析
• 4.3.1 坐标转换误差
• 4.3.2 机械机构调整误差
• 4.3.3 综合不确定估算
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢