隨著對(duì)天線口徑的要求逐漸趨于大型化,質(zhì)量輕、收納比高、且結(jié)構(gòu)易于大型化的索網(wǎng)可展開天線逐漸成為人們的首選。徑向肋式可展開索網(wǎng)天線具有形式簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、展開可靠性高等特點(diǎn),是目前國(guó)際上在軌衛(wèi)星所采用的天線的主要形式之一,而國(guó)內(nèi)對(duì)此類天線的研究依然較少。本文針對(duì)徑向肋式索網(wǎng)天線進(jìn)行了深入研究,并主要從以下幾個(gè)方面展開分析:首先,本文提出了一種徑向肋式索網(wǎng)天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。參考周邊桁架式索網(wǎng)天線的結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計(jì)了一種由徑向肋、反射面索網(wǎng)、以及背部張拉索網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成的徑向肋式索網(wǎng)天線。采用最小均方根值確定法設(shè)計(jì)了反射面索網(wǎng)與背部索網(wǎng)的網(wǎng)格,考慮到徑向肋式索網(wǎng)天線的邊界條件的特殊性,設(shè)計(jì)了邊界拉索系統(tǒng)以保證索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的受力均勻性。為使索網(wǎng)天線的節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定在設(shè)計(jì)的位置,本文以極小范數(shù)法為基礎(chǔ)展開研究了徑向肋式索網(wǎng)天線的預(yù)緊力設(shè)計(jì)方法,并結(jié)合變區(qū)間逐步搜索法與有約束優(yōu)化方法求得能使天線維持力學(xué)穩(wěn)態(tài)的一組可行解。由于徑向肋式索網(wǎng)天線反射面索網(wǎng)與背部索網(wǎng)缺乏對(duì)稱性,其設(shè)計(jì)結(jié)果并不理想,因此采用了混合找力分析法重新規(guī)劃天線背部索網(wǎng)的節(jié)點(diǎn),根據(jù)非線性規(guī)劃法同時(shí)求解天線背部索網(wǎng)構(gòu)型以及使天線維持穩(wěn)定的最為均勻的一組索力。由于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)同時(shí)具有幾何非線性與拉壓不同模量的本構(gòu)非線性的特征,本文結(jié)合參變量變分原理,采用兩節(jié)點(diǎn)等參索單元法對(duì)索網(wǎng)天線進(jìn)行有限元建模,解決了索網(wǎng)松弛分析的問(wèn)題。索網(wǎng)天線在軌運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)受到諸多外界環(huán)境因素干擾,巨大的溫差變化會(huì)嚴(yán)重影響天線反射面的型面精度。本文基于空間系統(tǒng)熱模塊對(duì)索網(wǎng)天線進(jìn)行了在軌熱力學(xué)分析,結(jié)合有限元算法,分析了索網(wǎng)天線結(jié)構(gòu)在軌運(yùn)行過(guò)程中的熱荷載變化的特性及其對(duì)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響。為保證天線在軌運(yùn)行過(guò)程中,在受到諸多外界環(huán)境因素的影響下依然能維持較高的索網(wǎng)反射面型面精度,本文提出了一種在徑向肋下表面鋪設(shè)MFC作動(dòng)器的主動(dòng)控制方案。通過(guò)調(diào)整作動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓控制索網(wǎng)天線徑向肋結(jié)構(gòu)的變形,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制索網(wǎng)反射面型面精度。采用影響系數(shù)矩陣法,以型面均方差最小為目標(biāo)建立索網(wǎng)天線反射面主動(dòng)控制優(yōu)化模型,并通過(guò)有約束線性規(guī)劃方法設(shè)計(jì)了求解作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓的最優(yōu)控制律。并進(jìn)一步驗(yàn)證了基于MFC作動(dòng)器的主動(dòng)控制方案的可行性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V443.4

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