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火箭燃料对接加注的过程柔顺研究

火箭燃料对接加注的过程柔顺研究

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作者：展鹏瑞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

火箭燃料自动对接加注技术能够实现火箭发射准备过程的自动化，提高发射效率，同时降低人员和系统安全风险，对航天事业的发展具有很重要的意义。目前自动对接加注技术的开发和应用面临着两个难题，一个是低温燃料二次对接难题，一个是... 详细信息

火箭燃料自动对接加注技术能够实现火箭发射准备过程的自动化，提高发射效率，同时降低人员和系统安全风险，对航天事业的发展具有很重要的意义。目前自动对接加注技术的开发和应用面临着两个难题，一个是低温燃料二次对接难题，一个是高空箭体大幅晃动条件下的自动对接加注难题。本文面向这个两个难题，开展火箭燃料对接加注的过程柔顺研究。　　本文提出了被动柔顺对接与主动柔顺随动相结合的对接加注过程柔顺策略，对火箭燃料对接加注的过程进行了分析，明确了对接加注过程存在的问题，介绍了本文研究基于的对接加注系统的组成。然后对本文对接加注策略实现中的关键问题和技术进行了说明。　　具有良好柔顺方向性的低耦合被动柔顺机构是自动对接加注过程实现的关键，因此，本文提出了一种刚度解耦且能够独立配置的被动柔顺机构，来满足对接过程的需求。另外，为了能够使对接加注系统达到对接允差的要求，本文对被动柔顺机构带动连接器的运动特性进行了分析，根据刚度、阻尼参数的配置对其动态特性的影响规律，合理的配置参数，满足了对接允差的要求。　　之后本文对对接加注系统的主动对接六自由度并联机器人、被动柔顺机构、驱动系统进行了分析和建模，利用Adams实现了连接器与箭体接口的碰撞模型和对接加注过程的运动可视化，进而搭建起了整个对接加注系统的仿真模型。　　在仿真模型的基础上，对对接加注系统的动态特性和允差内对接的效果进行了分析验证，仿真结果说明被动柔顺起到了很好的效果，对接加注系统能够完成对接插入的过程，证明了被动柔顺机构设计的正确性。最后在对接完成后的随动加注过程，引入主动柔顺策略，分别采用阻抗控制和PI力控制两种方法进行了控制，仿真结果说明在加注随动过程中，两种控制方法都能够将箭体和连接器之间的接触力峰值控制在一个较小的范围内，达到很好的随动效果。

关键词：火箭燃料对接加注被动柔顺对接主动柔顺随动

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