[發明專利]一種飛機大部件隨動式調姿系統定位器坐標自動識別方法

在審

• 申請號: 201910060702.1
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109808914A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 李瀧杲;黃翔;鄧正平;褚文敏;曾琪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64F5/10
• 分類號: B64F5/10;B64F5/60
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種飛機大部件隨動式調姿系統定位器坐標自動識別方法，其特征是：在飛機大部件(1)調姿對接過程中，通過大尺寸測量系統(6)測量大部件(1)上的位姿參考點(3)，基于位姿參考點(3)的測量坐標及定位器(4)反饋的主動軸位移增量，自動識別計算定位器球鉸(7)當前在全局坐標系(5)下的坐標。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是它包括如下步驟：

1)通過定位器(4)的協同運動，對大部件(1)進行非純平移的空間調姿；

2)通過測量系統(6)測量大部件(1)上的位姿參考點(3)的坐標，同時獲得定位器(4)反饋的主動軸位移增量；

3)重復1)、2)三次或三次以上；

4)計算定位器球鉸(7)當前在全局坐標系(5)下的坐標；

設從大部件(1)上架初始位姿到當前位姿，中間共執行了k次調姿,初始位姿以0表示,當前位姿以k表示；令分別表示各定位器從位姿0到位姿k的相對位移矢量，其中主動軸位移量為已知，而隨動軸位移量未知；

首先，依據定位器(4)各軸方向矢量以及從初始位姿和當前位姿的調姿運動量，建立如下單一支鏈矢量方程：

令表示定位器(4)軸方向矩陣，或定位器坐標系(2)相對全局坐標系(5)的旋轉變換矩陣，其中符號^表示該矩陣不為標準旋轉矩陣或正交矩陣，主要原因在于定位器(4)的軸裝配誤差導致各軸方向并不嚴格垂直；則式(1)轉換為：

此外，根據不同位姿的相對變換矩陣球心位置具有如下關系：

其中通過常用的SVD法、四元數法對位姿參考點(3)進行配準計算；

將(2)代入(3)，整理得到：

其中I₃為三階單位矩陣，

式(4)為定位器(4)坐標識別的基本方程；對于調姿系統中三個或多個定位器(4)，可得相同數量的方程(4)，并構建如下關系式：

其中

式(6)中表示求矩陣克羅內克積，式(7)中Diag表示塊矩陣對角化；

考慮到矩陣中包含未知位移項將分解為已知位移矢量以及未知位移矢量即：

則式(5)重構為：

令A₂具有如下形式：

式(11)中可表示為最終可得如下的單次調姿的定位器(4)的坐標解算方程：

通過前k次調姿，所有k個方程(13)構成標定方程組A_JointX_Joint＝Δ_D，其中

式(16)中式(15)中X_Joint表示包含定位器(4)當前坐標及隨動軸位移量的未知參數矢量，根據最小二乘原理可得其解為

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：在大部件調姿過程中，不借助額外的傳感器或輔助測量設備，而是基于位姿參考點(3)的測量坐標及定位器(4)反饋的主動軸位移增量，自動識別計算定位器球鉸(7)當前在全局坐標系(5)下的坐標。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：定位器(4)的數量至少為三個，相對位移矢量分別用表示，n表示定位器的個數。