题目：飞机大部件对接调姿运动控制系统及应用研究

飞机大部件对接是飞机制造的最后阶段，是决定飞机最终制造质量的关键环节。参与对接的大部件由于尺寸较大，对接协调因素多，因而对接过程费力耗时，难度较大。为改变传统飞机大部件对接依靠手动调整工装定位的模式，减少工装数量，提高对接效率和质量，研制了飞机大部件数字化柔性对接系统。而基于数控柔性定位器，研究大部件调姿方法，研制对接运动控制系统是实现飞机数字化柔性对接的核心内容，对于深入研究和应用飞机大部件数字化对接技术有重大意义。

本文首先分析了大部件对接系统中的关键技术，研究基于数字化柔性装配技术的大部件对接系统组成和工艺特点，针对大部件对接中的数控柔性工装技术、激光跟踪仪数字化测量技术和大部件空间位姿求解等关键技术进行深入分析，基于当前技术水平，提出了基本设计方案。

针对大部件对接过程中姿态调整的问题，研究了大部件空间位姿计算和姿态调整路径规划方法，搭建大部件对接调姿运动控制系统。通过对大部件对接系统自由度的分析完成柔性定位器布局分配和“3-2-1-1”式主动轴分配设计等内容。针对大部件数字化对接工艺流程的设计，基于激光跟踪仪测量反馈设计闭环控制系统的逻辑架构。借助三向力传感器，对调姿过程中部件的内部压力实时监测，完成系统过载报警急停的安全防护设计。对大部件空间调姿轨迹进行规划和插补，基于TwinCAT NC运动控制技术对柔性定位器进行多轴联动的运动控制，实现了大部件的自动化位姿调整。

基于北航自主研发的数控柔性定位器，结合激光跟踪仪数字化测量设备，开发大部件位姿调整和集成控制软件，建立了大部件数字化柔性对接平台。通过开展相关模拟对接试验，分析和验证了大部件调姿运动控制系统的合理性和有效性，并最终在大型飞机平垂尾部件对接中得到实践应用，为数字化柔性对接技术在航空制造领域的研究和应用奠定了一定的理论和实践基础。