刘士华[1]2005年在《大型空间可展开天线压电智能结构研究》文中进行了进一步梳理随着卫星通信、空间科学和国防事业的发展，对高精度的大型网状可展开天线的需求越来越迫切，这就使得大型网状可展开天线反射面精度调整和控制技术成为大型空间天线研究的一个热门课题而受到世界各宇航公司和研究单位的关注。 本文针对这一课题，研究压电智能结构用于空间大型可展开天线反射面精度调整的理论和实践，建立了双压电晶片驱动位移模型，通过ANSYS实现了含压电单元的结构分析，解决了对称以及非对称压电智能梁的有限元分析，总结了分析结论并推导了静态变形控制电压的优化公式：充分考虑了大型天线结构的特性，建立了含压电智能结构的有限元分析模型，完整地给出了分析过程；最后结合某改进型周边构架式空间网状可展开天线结构，对所设计的该天线反射面1／48有限元模型进行了分析计算，结果表明，该分析方法是有效和可行的。
刘军[2]2001年在《大型空间网状展开天线反射面精度控制的智能结构的研究》文中研究指明由于通信、空间科学、地球观测事业迅猛发展，对高精度的网状展开天线的需求越来越迫切，这就使得大型空间网状展开天线及其反射面精度调整和控制技术成为大型空间天线研究的一个热门课题而受到世界各宇航公司和研究单位的关注。 本文的目的是探讨一种用于大型空间网状展开天线的型面精度控制的新方法。通过引入智能结构单元，使得对反射面的控制具有实时性，自适应性。针对大型空间柔性结构系统的智能结构的位置优化问题，采用了一种较为简便且有效的处理方法。该方法是通过模态分析法，得出模态重要性评价指标和模态下候选单元应变能评价指标，二者结合得出智能单元位置的评价指标。该方法在理论上得到了严格的证明，得出的结果符合实际。考虑到网状天线所处的工作环境和性能要求，我们在用智能结构施加控制时，采用的是H_∞控制理论，针对在系统最佳位置布置智能结构单元的有限元模型进行在轨振动控制研究，达到了一个好的效果，可以说是H_∞控制理论的又一成功应用。
孙少勇[3]2002年在《大型空间网状天线反射面在轨控制中的作动器/传感器优化配置研究》文中认为大型空间网状天线反射面精度控制的目的是保证天线在轨工作时的反射性能。而作动器／传感器优化配置是主动控制系统设计中必须解决的关键问题，它直接影响着系统的性能和控制效果。目前对该问题的研究尚处于理论研究和实验探索阶段。 本文在全面综合现有国内外研究成果的基础上，首次系统深入地研究了大型空间天线反射面在轨H_∞鲁棒控制系统的作动器／传感器配置和反馈增益一体化优化设计问题。首先采用能量准则与H_∞鲁棒性能准则，建立了同时考虑控制增益和传感器／作动器配置两组参数优化设计的双目标优化函数。然后研究了组合优化问题的各种计算方法，采用改进的十进制浮点数编码遗传算法进行优化计算。通过对模型算例的计算和系统的仿真与分析，验证了本文提出的H_∞控制系统配置与增益一体化优化设计方法的有效性以及算法的可靠性。本文的工作可以给这一类问题的解决提供可借鉴的思路和方法。
陈晓天[4]2002年在《基于LMI的大型空间网状天线反射面在轨精度控制研究》文中研究表明由于通信、空间科学、地球观测事业迅猛发展，对高精度的网状展开天线的需求越来越迫切，这就使得大型空间网状展开天线及其反射面精度调整和控制技术成为大型空间天线研究的一个热门课题而受到世界各宇航公司和研究单位的关注。 本文把非线形有限元分析与智能材料和H∞混合灵敏度控制方法相结合，建立了更切合实际的空间大型网状天线反射面在轨振动控制的模型。利用空间叁维坐标转换，解决了原有的软件不能直接应用于调整的迫切的工程问题，实现了测量坐标和建模坐标的自动转换。针对所得的系统是奇异系统的特性，利用LMI技术来求解控制器。仿真结果显示，闭环系统具有良好的系统性能和较好的鲁棒性性能。
谭天水[5]2005年在《在轨可展开天线网面的形状记忆合金热变形控制》文中指出本文的主要目的是利用形状记忆合金的特性控制在轨天线的热变形，以此来保证天线的精度在一定的范围之内。以前的网状天线发射前尽管在地面调整的满足了网面精度的要求，由于空间环境是一个复杂多变的环境，所以在轨天线还是产生了意料不到的精度下降。特别是近年来，随着科技的进步，航空航天事业、通讯事业、地球观测事业和卫星侦察事业的迅猛发展，对高波段的天线提出了越来越苛刻的要求。本文就是适应这种要求而探讨了一种利用形状记忆合金控制在轨天线热变形的论文。 本文查阅了大量的资料，并在前人的工作基础上，进一步完善了这一工作，并创新性地提出了自己的方案：根据形状记忆合金本构关系，研制了形状记忆合副肋，并对副肋在天线上的安装做了要求：而且对形状记忆合金杆也做了阐述，给出了有限元模型；对在轨天线的有限元模型用ANSYS软件进行了热变形仿真，并对如何在ANSYS中实现做了较详细的说明。给出了实例—分别对网面在有副肋和没有副肋的情况下进行了热变形的计算，并对实例的结果进行了分析。最后给出了在轨网状天线在记忆合金调整索和副肋的情况下的总体热变形控制，并对总体控制的结果进行了分析，以此来验证自己方案的正确性，对以后的工作给出了指导性的意见。
宗亚雳[6]2015年在《星载网状反射面天线随机结构因素对电性能影响分析与优化设计》文中指出本文以星载网状反射面天线为对象,分析了天线表面网格的几何逼近误差对天线电性能以及部分制造误差对天线结构性能的影响,并对反射面网格设计、索网张力与放样设计以及考虑索长和索网边界支撑点位置随机性的索网结构设计等方面进行了深入研究。主要工作可概括如下:1.星载网状天线反射面网格具有周期性的几何逼近误差,会导致天线远场辐射方向图产生栅瓣。本文针对该问题,在初始设计中,提出了通过减弱几何逼近误差的周期性来改善栅瓣电平的方法。首先,分析了反射面网格几何逼近误差的周期性及其对口径面相位误差的影响;其次,提出了叁种减弱反射面网格几何逼近误差周期性的方法,一是在径向引入扰动因子,二是改变表面网格环向轮廓的形状,叁是采用类似Penrose拼图的表面网格形式;最后,建立优化模型,可实现在不降低天线增益,且不明显增加索网结构索单元总数的基础上,具有较低栅瓣电平的反射面网格形式。2.为保证满足电性能要求的反射面网格可由只能承受拉力的索网结构张拉成形,提出了同时考虑天线电性能和索网张力分布的反射面网格综合设计方法。该方法以上述叁种减弱几何逼近误差周期性的网格设计方法为基础,给出了每种网格对应的整体索网结构的拓扑连接形式,并与天线形态分析相结合,以获得同时具有较合理的电性能和张力分布的网状天线。3.网状反射面天线结构是索网-桁架组合结构,索网和桁架结构的位移和受力情况是相互影响的,设计好的索张力会在索网柔性支撑结构的影响下重新分配,从而导致反射面精度下降。为此,本文提出了以索放样长度为设计变量,反射面精度为目标函数,材料强度和索不虚牵为约束函数的非线性规划问题,进而将其转化为一个序列二次规划问题予以求解,并将该方法集成到了本单位研制的星载天线多学科综合设计平台的形态设计模块中。使用者可通过输入网状天线的基本参数,快速建立其有限元模型,进而采用自主研发的算法对网状天线进行形态设计,用于指导天线的实际研制。4.网状反射面天线的形面精度除与其几何逼近误差相关外,还取决于其制造精度。由于反射面是靠索网结构张拉成形的,索段的放样误差以及索网结构边界支撑点的位置误差都会对索网形面精度和张力产生重要影响。为挖掘结构因素对天线性能的影响机理,本文导出了形面精度和索网张力对这些随机因素的解析灵敏度,从而可给出影响天线性能的敏感因素,进而为天线优化设计和索网结构的加工、装配工作提供参考和指导信息。5.为降低随机因素对天线形面精度和索张力的影响,本文在灵敏度分析的基础上,导出了形面精度和索张力与随机因素之间的关系,并建立了基于最坏情况的天线索网结构稳健优化设计数学模型,通过设计索放样长度和边界支撑点位置误差的容差、索张力及索横截面积来降低随机因素对索网结构形面精度和索张力的影响。
段宝岩[7]2017年在《大型空间可展开天线的研究现状与发展趋势》文中认为文中较为系统地介绍了国内外大口径星载可展开天线研究的现状及其未来发展趋势,内容涉及网状、薄膜、微电子机械、固面、充气等不同类型天线。对应用广泛的大型索网天线,阐述了数字化建模、网状找形找态、多态动力优化、多柔体动力学分析与展开过程控制、展开可靠性分析、在轨热分析与控制、形面调整与测试、机-电-热场耦合建模与电性能分析等模型建立、分析与设计方法以及针对星载可展开天线分析与设计的知识型设计软件与综合设计支撑平台等。此外,对正在研制与在轨服役的星载天线也作了简单介绍。
杨要恩[8]2008年在《基于智能结构的大型可展开天线在轨控制研究》文中指出近几十年来,由于通信、空间科学、地球观测事业迅猛发展,对高精度的网状展开天线的需求越来越迫切,所以大型空间网状展开天线及其反射面精度控制技术就成为大型空间天线研究的一个热门课题而受到世界各宇航公司和研究单位的关注。而振动是引起天线反射面精度下降的一个及其重要的原因。因此,必须对其振动进行控制。智能材料与结构的发展,为反射面振动控制问题提供了新的思路,显示出特有的生命力。因而,本文主要结合智能结构的新思想,提出了基于光纤传感器、压电作动器及H_∞混合灵敏度控制器的大型可展开天线反射面在轨振动控制的智能结构,并围绕其关键技术进行深入研究。主要工作如下:(1)在全面综合当前智能材料结构研究发展成果的基础上,针对可展开天线反射面在轨振动控制问题,提出了采用光纤传感器/压电作动器/H_∞控制器可展开天线纵向调整索反射面精度控制智能结构的新方案,并对其关键技术进行了设计。(2)通过对索网结构几何非线性的分析研究,建立了某周边桁架式可展开天线结构的非线性静力分析与动力分析计算模型,将其应用于实际天线结构的计算中,取得了合理的计算结果。(3)应用压电方程和弹性力学方程建立了含压电作动器的可展开天线智能结构机电耦合有限元方程及动力方程,从而,建立了含智能结构振动控制的模型。针对受控对象模型不确定性和受扰动的特点,采用H∞混合灵敏度控制方法设计控制器。(4)针对可展开天线中压电作动器的位置优化问题,提出了一种较为简便且有效的位置优化方法。该方法既考虑了外部激励力对候选单元位置处的响应的大小和应变能的大小,也考虑了可能配制智能结构的候选位置处作动力对响应的敏感程度。并把叁者结合在一起,得到每一个单元的总的可控度指标,这个指标的最大值决定了智能结构的位置。并通过控制器仿真进行了验证。(5)针对可展开天线反射面振动控制智能结构中的测试问题,采用先进的光纤法珀(英文简写为F-P)传感器的传感测试技术。从光纤F-P传感器的理论模型出发,对光纤F-P传感器的应变传感机理进行了较系统的理论分析与研究。研究了使用此传感测试系统实现纵向调整索预应力及振动监测的理论和方法。设计了采用光纤法珀传感器可展开天线纵向调整索传感测试系统,建立了多模光纤传感测试系统中传感器的信噪比理论模型;完成了该测试系统的信号采集与处理部分的软硬件设计;最后对所设计的传感测试系统进行了试验标定。结果表明:该测试系统具有测试精度和灵敏度高、测试系统简单、测试性能稳定等优点。所设计的测试系统已初步具备了实验室使用的条件。(6)以某大型可展开天线模型为例,采用所设计的压电作动器/H_∞控制器可展开天线纵向调整索反射面精度控制智能结构系统进行了控制器仿真。仿真结果表明,所设计的控制系统能够使振动在极短的时间内得到有效抑制,且采用H_∞控制理论设计的控制器在笔者提出的传感器/作动器位置优化处控制效果最好。从而证明了本文设计的控制器的有效性和位置优化理论的正确性。采用所设计的光纤传感测试系统进行纵向调整索的静、动态特性测试,并与传统测试方法及理论值进行了对比。结果表明,基于光纤传感器纵向调整索智能结构能够准确测得调整索预应力、固有频率值及振型。
徐海强[9]2007年在《基于太空热环境下的可展开天线反射面调整的研究》文中研究说明星载大型可展开桁架天线本身具有较大的柔性,对温度具有较高的敏感性。当它在太空环境下运行时,一方面要周期性的进出地球阴影区,另一方面由于自身结构的遮挡,导致受热的不均,从而使得天线结构产生较大的变形,这就会导致天线反射面的变形超出了工作性能的指标。所以对天线的预张力进行调整控制具有十分重要的意义。本文主要对可展开天线反射面进行了调整和优化的研究。论文的研究工作主要分为以下几个方面:首先,计算出天线在四个位置的温度场,再通过ANSYS软件对天线建立有限元模型,然后加上预张力和各个时刻温度场,通过对其计算结果的进行分析;依据模拟退火算法的理论,编写程序对天线分别在四个位置时的预张力进行优化和调整,再把此时的预张力带到别的位置进行验算;然后使用ANSYS软件对可展开天线加入NiTi形状记忆合金丝且在轨道的几个位置点的情况进行了计算和分析。最后再进行对优化预张力和加上记忆合金两种情况进行比较。通过本文的研究可以发现,对优化预张力和在可展开天线中嵌入SMA后都可以减小了天线反射面的均方根误差,从而达到了调整天线的反射面精度的目的。
杨要恩, 刘明治, 王庆敏, 王淑艳, 魏航信[10]2005年在《基于智能结构的空间大型可展开天线H_∞振动控制》文中进行了进一步梳理将智能结构应用到大型可展开天线的“在轨”振动控制中,使得结构紧凑,重量轻,控制效果好,并将H∞控制理论应用于控制系统的设计,采用平衡降阶处理方法设计控制器。算例仿真结果表明:所设计的大型可展开天线“在轨”振动控制智能结构系统具有良好的鲁棒性能,并能有效地抑制外界的干扰。这为大型可展开天线的在轨振动控制系统的设计提供了依据。
参考文献：
[1]. 大型空间可展开天线压电智能结构研究[D]. 刘士华. 西安电子科技大学. 2005
[2]. 大型空间网状展开天线反射面精度控制的智能结构的研究[D]. 刘军. 西安电子科技大学. 2001
[3]. 大型空间网状天线反射面在轨控制中的作动器/传感器优化配置研究[D]. 孙少勇. 西安电子科技大学. 2002
[4]. 基于LMI的大型空间网状天线反射面在轨精度控制研究[D]. 陈晓天. 西安电子科技大学. 2002
[5]. 在轨可展开天线网面的形状记忆合金热变形控制[D]. 谭天水. 西安电子科技大学. 2005
[6]. 星载网状反射面天线随机结构因素对电性能影响分析与优化设计[D]. 宗亚雳. 西安电子科技大学. 2015
[7]. 大型空间可展开天线的研究现状与发展趋势[J]. 段宝岩. 电子机械工程. 2017
[8]. 基于智能结构的大型可展开天线在轨控制研究[D]. 杨要恩. 西安电子科技大学. 2008
[9]. 基于太空热环境下的可展开天线反射面调整的研究[D]. 徐海强. 西安电子科技大学. 2007
[10]. 基于智能结构的空间大型可展开天线H_∞振动控制[J]. 杨要恩, 刘明治, 王庆敏, 王淑艳, 魏航信. 南京理工大学学报(自然科学版). 2005