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大型运载火箭自动对接技术研究

作　者: 周丽华
导　师: 唐文彦
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 大型运载火箭自动对接坐标转换
分类号: V526
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题研究目的及意义  9-10
  1.2 运载火箭总装国内外现状  10-13
  1.3 自动对接技术分析  13-15
    1.3.1 自动对接技术定义  13
    1.3.2 自动对接测量方法  13-14
    1.3.3 自动对接基准选择  14
    1.3.4 自动对接技术应用  14-15
  1.4 论文主要研究内容  15-16
第2章运载火箭对接模型  16-25
  2.1 火箭箭体构成  16-17
  2.2 级段模型建立  17-18
  2.3 自动对接模型  18-24
    2.3.1 级段对接模型  18-20
    2.3.2 位姿变换原理  20-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章对接方案设计与关键技术分析  25-40
  3.1 对接测量方法选择  25-29
    3.1.1 激光跟踪仪测量法  25-27
    3.1.2 室内GPS测量法  27-29
  3.2 自动对接方案设计  29-33
    3.2.1 自动对接基准选择  29
    3.2.2 机械调整机构设计  29-33
  3.3 关键技术分析  33-39
    3.3.1 点的选择  33-34
    3.3.2 坐标测量机的移站  34-37
    3.3.3 角度解的选择  37-38
    3.3.4 自动对接完成的判定  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章运载火箭自动对接仿真  40-58
  4.1 仿真平台  40-42
    4.1.1 Solidworks软件  40
    4.1.2 VB和Matlab混合编程  40-42
  4.2 级段对接实验仿真  42-50
    4.2.1 坐标测量机模型  42-43
    4.2.2 级间段对接仿真  43-50
  4.3 不确定度分析  50-57
    4.3.1 坐标转换误差  50-52
    4.3.2 机械机构调整误差  52-56
    4.3.3 综合不确定估算  56-57
  4.4 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-65
致谢  65

大型运载火箭自动对接技术研究

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