摘要：在某型飞机数字化装配系统中,为了解决大尺寸、大负载端框移动平台两轴驱动位置不同步问题,将交叉耦合技术引入自适应控制,提出自适应耦合同步控制策略.建立端框移动平台双驱机构的非线性数学模型;设计端框移动平台的自适应耦合同步控制算法以及自适应律,根据李雅普诺夫稳定性定理、Barbalat引理及LaSalle引理证明系统的稳定性和收敛性;完成基于自适应耦合同步控制的双轴闭环控制系统设计,在保证单轴跟踪精度的同时实现双轴同步控制.实验结果表明,基于自适应耦合同步控制的端框移动平台位置跟踪误差小于0.040mm,位置同步误差最大值为0.011mm.

摘要：为了解决机器人自动制孔过程中由于飞机壁板变形和振动引起的锪窝深度控制问题,提出将终端执行器压脚位移作为实时补偿信号的制孔进给轴全闭环控制系统设计方法;根据制孔过程中压脚振动的实际频率特性,引入低通滤波器,考虑飞机壁板锪窝深度精度要求确定截止频率,有效抑制压脚高频振荡对进给轴位置精度的影响,保证锪窝深度以及加工孔的表面质量.在材料为铝合金的圆弧工件和平面工件上,分别加工直径为5.8和9.8mm的孔.实验结果表明,该系统可将加工孔的锪窝深度误差控制在0.02mm以内,表面粗糙度达到0.8μm.

摘要：为了减少传统Z-pin增强工艺对复合材料层合板造成的面内性能损伤,提出超声引导直径为0.11 mm的微细Z-pin自动植入工艺.根据超声引导微细Z-pin植入原理,设计开发自动植入系统.根据Z-pin植入力特性,综合夹心式压电换能器的设计理论,设计纵振型超声振子,利用有限元仿真软件对超声振子进行模态及谐波响应分析,实测超声振子阻抗与振幅特性,得到谐振频率为70.0624 kHz,振幅为2.578μm,与仿真结果一致.搭建超声引导植入系统,对微细Z-pin增强复合材料层合板进行面内拉伸、压缩性能及层间断裂韧性测试.结果表明,对于体积分数为0.2%、直径为0.11 mm的微细碳纤维Z-pin增强复合材料层合板,拉伸、压缩强度分别下降1.6%和3.4%,Ⅰ型层间断裂韧性可以提升14.4倍.

摘要：为了克服传统六维力传感器数据采集模块体积大、精度低、缺乏数据处理功能的弊端,设计了一种体积小、精度高、实时性高、采集速度快、采集处理一体化的基于EtherCAT总线的六维力传感器数据采集模块.为了减小六维力传感器的维间耦合,开发了遗传算法优化的神经网络来对实验数据进行离线训练.利用多重随机操作来提高算法的泛化性能,并将训练好的参数移植到微控制器中进行在线解耦.通过单维和六维力传感器加载实验,表明模块可在1 ms之内完成数据的采集及处理;解耦后相对误差在0.85%以下,相对于最小二乘法解耦矩阵计算得到的精度提高了37.1%.

摘要：为了消除飞机大部件调姿系统中大部件质量难以在定位器间均衡分配引起的定位器位置伺服控制的不确定性,提出基于模型参考自适应控制的闭环位置伺服控制系统.在控制系统的设计中,根据李雅普诺夫稳定理论求解控制律和自适应律,确定自适应律算法所涉及矩阵的类型.为避免激发系统的高频未建模动态,引入低通滤波器,以保证运动的平稳性和准确性.实验结果证明：基于模型参考自适应控制的伺服系统可以在定位器负载发生变化时保持控制系统性能的一致性,保证动态误差在0-0.05mm,稳态误差为零.

摘要：为了解决调姿平台中,由于三坐标定位器自身各轴垂直度和相互各轴平行度误差引起的调姿误差以及对飞机大部件造成内力的问题,提出一种飞机大部件调姿平台的力/位置混合控制方法.通过建立调姿误差模型,分析三坐标定位器自身垂直度和相互平行度误差对姿态控制以及部件内力的影响;根据机构雅可比矩阵条件数,提出调姿平台力控制轴和位置控制轴分配策略;通过静态误差计算得到,在三坐标定位器垂直度误差为0.05mm/m,同向轴两两之间最大平行度误差为0.1mm/m且平均平行度误差为0.07mm/m时,在给定的部件尺寸和调姿轨迹下,力/位置混合控制方法的调姿精度优于全位置控制方法,并且显著降低了调姿部件内力.实验结果表明,力控制器在位置扰动下能够稳定跟随力矩指令,动态误差在±0.03N·m内,满足定位器调姿控制要求.

摘要：针对机器人自动制孔系统中末端执行器压脚作用到工件表面时产生冲击问题,提出压脚机构位置缓冲控制方法.在建立压脚机构气动非线性模型基础上,通过摩擦力模型补偿,设计一种滑模控制器,以压脚与工件之间的相对位置作为控制输入,压脚相对于执行器的位移作为控制反馈,构成压脚机构位置全闭环控制系统,实现压脚机构快速定位到工件表面,同时减小对工件表面的冲击.实验结果表明,压脚机构经过位置缓冲控制后,对工件表面冲击力减小到无缓冲控制时的2.5%.

摘要：为消除机器人自动制孔系统中由于刀具磨损引起的孔径误差,提出一种基于主轴电流离散小波变换的刀具磨损状态在线监测以及寿命预测方法。首先根据主轴电流信号的波动规律,综合小波信号的正则性、相似性及曲线误差光滑性等要求,选用3阶多贝西小波基对主轴电流信号进行离散分解。结合刀具磨损规律,选取电流信号的3阶低频分解量作为刀具磨损状态监测的最有效特征,将电流信号的1阶高频分解量进行离散傅里叶变换,得到高频分量的频域特性,为电磁兼容设计提供依据;最后利用最小二乘法拟合刀具磨损量与主轴电流特征值的线性关系,通过监测主轴电流特征值,实现对刀具后刀面磨损量的在线监测以及刀具寿命预测。