面向动态特性的精密装配误差机理与工艺控制方法研究

惯性稳定平台是对地、对空、对海探测与制导装备的核心部件，其动态特性对探测器的图像质量和瞄准精度具有重要影响。由于装配工艺对其伺服机构动态特性的影响机制不十分清楚，成为制约惯性稳定平台性能的重要因素。本项目主要研究面向动态特性的精密装配误差产生机理和工艺控制方法。建立统一的装配误差传播模型，揭示装配误差的产生和传播机理，研究装配要素与动态特性的内在规律；建立装配工艺参数和动力学参数矩阵的映射机制，分析摩擦、预紧和传动间隙等对动态特性的影响；进行主要零部件的动态参数辨识，研究轴系、齿轮副、框架的装配参数对装配精度和动态特性的影响规律，辨识影响动态特性的关键装配环节和工艺参数；建立装配过程的状态观测器模型和控制模型，进行装配误差和动态特性的整体预测和补偿方法研究；研究伺服机构装配工艺和装调方法，开发硬件在环的数字化装调和动态特性控制平台，提高惯性稳定平台伺服机构装配质量的一致性和整机性能。

惯性稳定平台是用于隔离载体姿态扰动，实现光电探测器视线稳定和瞄准功能的精密机电设备，已经在民用和军事装备中得到广泛的应用。多轴伺服机构作为惯性稳定平台的核心部件之一，其性能直接决定了惯性稳定平台的稳定精度及动态特性。其显著特点包括：高精度、高响应、高可靠性、高集成度等。精密装配是伺服机构制造过程的关键环节，对伺服机构的最终性能具有重要影响。但装配工艺参数对伺服机构性能的影响机制并不十分清楚，其精密装配过程存在诸多技术盲区，成为制约惯性稳定平台性能发展的重要原因。.项目以上述问题为背景，对面向动态特性的精密装配误差机理与工艺控制方法进行了研究。先后完成惯性稳定平台伺服机构装配误差的产生和传播机理、装配工艺参数对动态特性的影响机制、装配误差和动态特性的预测和补偿方法、伺服机构装调工艺和装调方法以及基于动态特性的精密装配工艺和装配实验5项研究内容。.建立了惯性稳定平台伺服机构装配误差传播模型，并搭建实验平台对传播模型进行验证，通过实验可以看出，该模型可以较为准确的预测装配误差的传播过程。.采用理论建模、有限元分析及实验研究，建立了惯性稳定平台伺服机构装配工艺参数-动力学参数-动态特性的映射机制，揭示了装配工艺参数对动态特性的影响规律，并确定了影响其动态特性的关键装配环节和工艺参数。.基于现代控制理论的状态空间模型，确定了一种惯性稳定平台伺服机构装配误差和动态特性的状态观测模型和控制模型，以此为基础，形成了基于产品质量整体预测的数字化装调和装配工艺控制方法。基于某移动天线伺服机构，形成相应的工艺控制软件系统。.项目先后完成伺服机构单轴、两轴精度控制实验，模态辨识实验，谐振频率和摩擦力矩实验等相关实验研究，并先后搭建伺服机构动态特性测试平台，两轴伺服机构装调和动态特性测试平台、伺服机构摩擦力矩测量与调整系统等多项测量系统。项目发表论文10篇，其中SCI检索5篇，EI检索5篇，申请专利2项。