● 摘要
作为航天器总装过程中的关键工序，舱段对接的操作过程复杂，涉及人员多，危险系数高。目前，我国大型航天舱段对接仍然采用传统的人工对接方式，即采用专业的装配工装用于定位、支撑各个部件，然后通过人工辅助进行对接装配。由于人工对接方式存在装配效率低、精度误差无法保证等缺点，所以本文以某研究所航天器舱段对接为研究对象，提出了基于并联机构的舱段水平对接技术，设计了对舱段对接系统和装配工艺流程，然后具体阐述了水平对接技术的各项关键问题，包括对接系统误差分析、轨迹控制，以及力随动控制等问题，对舱段水平对接技术进行了一定的探索。本文完成的主要工作和研究成果如下：
(1) 根据舱段对接的实际需求，搭建了基于并联机构的舱段水平对接系统，并以该对接系统为基础，详细设计了舱段对接的整个装配流程，为后续关于舱段对接关键技术的研究奠定了基础。
(2) 利用雅可比矩阵法建立了舱段水平对接系统的误差模型，推导出并联机构定位误差对活动舱段位姿精度的影响规律。然后根据误差分析结果，提出了改善并联机构定位误差的误差补偿方案。
(3) 设计了舱段对接不同阶段的轨迹控制算法，包括寻孔阶段的基于固定点的轨迹规划和入孔或对接压紧阶段的基于动态点的轨迹规划。通过轨迹仿真分析结果，验证了两种算法不仅能够满足舱段对接各阶段的特殊要求，而且都能够实现加速度、速度，以及位移曲线的平滑过渡。
(4) 针对舱段对接过程的力随动控制需求，建立了基于位置控制的阻抗控制模型，并基于阻抗控制器的仿真分析结果，总结出了阻抗参数的调整策略。最后，结合舱段实际对接过程中的受力情况，设计了舱段对接力随动控制系统的相关算法。