大型自适应薄膜反射面形面主动控制研究

论文摘要

本文以航空、航天领域对大型高精度天线的需求为牵引,主要研究大口径充气薄膜天线的充气过程分析以及形面的主动控制方法。具体的研究内容及成果如下:1)对两种不同类型的薄膜反射面（平面-抛物面型和整体抛物面型）,进行了充气展开过程分析,研究了不同因素对充气过程的影响,归纳总结出了天线充气展开过程的经验公式。2)针对充气薄膜天线型面精度的两大误差:W-误差和热膨胀误差,通过对薄膜反射面以及作动器的一体化建模,采用影响系数方法,给出了柔性充气薄膜反射面形面精度调整算法。仿真结果表明调整后的反射面型面能够满足空间天线的精度要求。3)以系统总体能量和作动器数目为约束条件,以型面精度为目标函数,建立了作动器优化配置数学模型,采用改进的逐步消去算法求解。实例仿真结果验证了该作动器优化配置方法的有效性。研究这种基于压电智能结构的主动形面控制,能够实现大型充气薄膜天线反射面形状的自适应保持功能,满足电性能对天线结构的要求,为柔性充气薄膜天线的结构设计、形面主动控制及工程应用奠定坚实的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 充气薄膜天线充气过程仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 仿真软件L S- D Y NA 介绍
• 2.2.1 显式动力分析的特点
• 2.2.2 充气结构展开分析方法
• 2.2.3 L S -D Y NA 程序的使用方法
• 2.3 平面- 抛物面型充气过程分析
• 2.3.1 平面- 抛物面型反射体建模
• 2.3.2 充气过程分析
• 2.3.3 平面- 抛物面型充气展开公式
• 2.4 整体抛物面型充气过程分析
• 2.4.1 整体抛物面型反射体建模
• 2.4.2 压平分析
• 2.4.3 从压平状态充气过程分析
• 2.4.4 不同因素对充气过程的影响
• 2.4.5 整体抛物面型充气展开公式
• 2.5 本章小结
• 第3章 型面误差来源以及形面控制规则
• 3.1 引言
• 3.2 型面误差来源
• 3.2.1 W - 误差
• 3.2.2 热载荷误差
• 3.3 形面主动控制系统
• 3.3.1 形面控制规则
• 3.3.2 P V DF 压电材料
• 3.4 本章小结
• 第4章 型面误差调整仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 模型的建立
• 4.3 W - 误差的形面调整
• 4.4 热载荷误差的形面调整
• 4.5 本章小结
• 第5章 作动器的优化配置
• 5.1 引言
• 5.2 作动器优化配置准则
• 5.3 作动器优化配置数学模型及求解算法
• 5.4 作动器优化配置仿真分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 主要创新点
• 6.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献