某型运载火箭助推器组装驱动装置研制

摘要

液体芯级捆绑固体助推器运载火箭是目前运载火箭运用研究的热点，其中一个亟需解决的实际工程问题，是如何将重达数十吨的固体助推器与火箭芯级安全可靠地完成组装。本论文就是针对这一工程问题，对某型运载火箭助推器组装驱动装置方案进行研究设计。
　　首先，分析设计任务书，提出方案、分析方案、综合完善方案，确定了一种机电液一体化的助推器智能驱动装置方案。设计出驱动装置的各模块和各个机构功能关系。分析计算设计指标，对连接机构、固定液压缸、直线导轨、同步伺服电机及滚珠丝杠副进行计算选型及校核。
　　其次，搭建了控制系统总体框架，并对主要控制硬件电路和控制系统软件程序进行了设计。其中，主要硬件电路设计包括DSP最小单元电路、数据接口系统电路及伺服电机控制电路的初步设计，并根据设计电路焊接控制板。
　　最后，分析驱动装置的运动区域及边界条件、过渡条件，提出一种基于插补法的运动轨迹规划方法，建立了驱动装置径向运动层的4-3-4型多项式组运动轨迹，在Matlab中仿真实现轨迹的生成。轨迹生成后，需要检验伺服交流系统能否跟踪运动轨迹，首先对径向运动层的交流伺服系统进行数学建模，同时采用一种反步滑膜自适应的控制方法，对伺服系统的轨迹跟踪能力进行仿真、实验验证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内、外研究现状

1．3 本论文完成的主要工作

2 系统方案设计

2．1 设计指标

2．2 确定总体方案

2．2．1 设计难点分析

2．2．2 设计方案分析

2．2．3 液压系统的确定

2．2．4 运动模块控制策略分析

2．2．5 控制系统的确定

2．3 本章小结

3 驱动装置机构分析设计

3．1 连接机构的设计校核

3．1．1 四连杆机构分析设计

3．1．2 夹持四连杆机构的校核

3．2 固定液压缸的设计选型

3．3 直线导轨的设计选型

3．4 伺服电机的选型

3．4．1 电机额定转速匹配

3．4．2 电机额定转矩匹配

3．4．3 电机负载惯量的计算

3．4．4 匹配伺服电机负载转矩

3．5 滚珠丝杆副的选型

3．6 本章小结

4 控制系统总体设计

4．1 控制系统的总体方案设计

4．1．1 主控芯片的选型

4．1．2 编写设计说明书

4．2 主要硬件电路设计

4．2．1 DSP最小单元电路

4．2．2 数据接口系统电路

4．2．3 伺服电机控制电路

4．3 控制系统的软件设计

4．3．1 CCS开发环境介绍

4．3．2 软件总体设计

4．4 本章小结

5 组装运动轨迹规划研究

5．1 助推器组装运动分析

5．1．1 运动模块运动区域

5．1．2 无轨迹组装运动分析

5．2 基于插补法助推器组装运动轨迹规划研究

5．2．1 轨迹规划的概述

5．2．2 4-3-4插值轨迹规划方法分析

5．2．3 助推器组装运动轨迹规划

5．3 轨迹跟踪仿真与实验

5．3．1 交流伺服系统数学建模

5．3．2 仿真及实验研究

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和出版著作情况

附录