基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规划-论文.pdf

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1、航空学报Sep．252014Vol35No．92672—2682ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000．6893ON11。1929／Vhttp：，／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．educrl基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规划黄鹏，王青，李江雄，柯映林，张春山1．浙江大学机械工程学系，浙江杭州3100272．驻西飞军事代表室，陕西西安710089摘要：为了提高飞机调姿的运动安全并减小在误差敏感方向的冲击，采用Newton-Euler方法构建了调姿系统的动

2、力学模型，以实现调姿轨迹的优化。该动力学模型综合考虑了支撑杆变形、驱动丝杆变形及运动误差的影响，可对比不同轨迹时部件运动全过程的运动学特性，实现多目标多约束条件下的轨迹优化。为了提高计算效率，提出了一种类间可分性最优的自适应核主成分算法进行特征提取，并结合模式识别中的自动分类方法，预判可行轨迹的性能，控制搜索范围，减少寻优过程中的计算量。以某型数控定位系统为例，在对15O条可行调姿轨迹进行评价和优选后，大部件调姿过程的最大平动速度小于20mm／s，调姿结束时的最大角速度小于0．1rad／s，说明了该方法的可行性和有效性。关键

3、词：飞机制造；数字化装配；位姿调整；并联机构；轨迹规划中图分类号：V262．4文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)09—2672—11飞机装配的主要任务是实现零部件之间的定后的一段时间内，部件的振动仍有可能存在。当位与连接。在数字化装配系统中，通常利用激光定位器运动规划不当时，较大的冲击及振动将影或摄影测量技术实现飞机大部件的测量和位姿计响设备运动精度及最终定位精度。因此，需要合算L1]，构建以检测数据为节点的飞机装配广义尺理规划大部件的运动轨迹，保证其位置、速度和加寸链_3]，并由数控定位器作为执行机构实

4、现其位速度的平稳过渡，无突变和抖动，减少部件调姿过姿调整。单台定位器一般具有z、和z3个运动程的冲击和振动，优化调姿系统的定位精度、振自由度，多台数控定位器可协同运动构成六自由动、能量消耗和驱动力(力矩)等性能指标l_4]，提高度调姿系统，实现飞机大部件的支撑与定位。定系统的控制性能，保护设备和部件。位器实际上是一种机电一体化的自动设备，调姿轨迹规划问题最早出现于机器人的运动控制过程中按照预定的程序进行工作。其运动精度除中，很多学者对此进行了研究，并提出了构型空间了受制造和控制误差影响外，还受其刚度与振动法、栅格法、人工势场

5、法和边界距离模型等，常用影响。飞机大部件调姿的位置变动量和运动速度的轨迹包括直线、几何曲线和自由曲线等_5，主较小，但其尺寸及质量较大、支撑点较少，有可能要是按驱动部件的最优力、最优速度或最短时间造成对定位器的冲击。调姿过程中，在重力等外等准则优选个别轨迹参数[7]。如徐秀栋等提出力的作用下，定位器有可能会发生变形，并引起部了一种多目标轨迹优化方法，减小绳系机器人的件的振动，影响部件和设备的安全。在调姿结束速度增量总和及逼近目标时间l_g]，但其主要考虑收稿日期：2013—11—24；退修日期：2013—12—15；录用日期

6、：2014—01—05；网络出版时间：2014．03．0512：18网络出版地址：WWWcnkinel／kcms／detail门0．7527／$1000．68932013．0525hlmI基金项目：国家自然科学基金(51375442)；国家科技支撑计划项目(2011BAF13B12)*通讯作者Tel：0571—87953927E-mail：wqing@zju．edu．ca

7、用格式：HuangP，WangQ，LiJX，eta1．Adjustmentoptimaltrajectoryplanningofaircraftcompo

8、nentbasedondynamicsmodeI(J2ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2014，35(9)：2672-2682．黄鹚．I青，李江雄．等基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规趣L-J2航空学报，2014，35(9)2672．2682黄鹏等：基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规划的是对快速性的需求。这些路径规划方法在建立应核主成分算法，并结合分类算法预判可行轨迹优化目标函数后，采用随机搜索法获取最优解时，的性能，以控制搜索范围、减少轨迹寻优过程中的需要对运动过程进行反复核算和

9、尝试，占用大量计算量，实现多目标多约束条件下的调姿轨迹快机时_】。上述研究多针对的是轻载串联机构，对速优化，减小运动结束时飞机大部件沿误差敏感于调姿系统这类重载并联机构的运动过程的研究方向的冲击及运动过程中的最大速度。还较少。除了平稳性要求外，实际工程应用中往1飞机大部件调姿轨迹规划问题往