空間充氣結構的充氣系統(tǒng)設計和控制.pdf

1、空間充氣展開結構具有發(fā)射體積小，結構重量輕，研究和制造成本低，展開可靠等優(yōu)勢，正在成為各國空間技術研究的熱點。充氣系統(tǒng)是充氣展開結構必不可少的部分，主要功能是為結構展開提供足夠的氣動力，通過調節(jié)充氣速率來保證充氣過程中的穩(wěn)定性，通過調節(jié)展開后的內壓來調整結構的形狀和承載能力。本文從充氣系統(tǒng)工作原理，組成，控制方法等幾個方面進行研究，結合空間充氣結構展開過程的特殊性對充氣系統(tǒng)進行了分析，給出了充氣系統(tǒng)的設計方案。
　　對充氣結構展開

2、特點和氣壓傳動工作原理進行了分析，確定了充氣系統(tǒng)的組成，選擇合理的控制方案，設計了充氣系統(tǒng)的結構回路，并對系統(tǒng)的主要元件的特性進行了分析，最后從減輕質量和縮小體積等方面對充氣系統(tǒng)進行了集成化分析。
　　通過氣體的物理性質和熱力學性質分析，建立了充氣系統(tǒng)充氣過程的熱力學模型，給出了充氣過程中壓力，溫度和時間的關系，應用流體力學和流體運動方程分別建立了氣體的質量流量控制的數(shù)學模型，得到了主要控制元件開度和氣體流速之間的關系。
　

3、　充氣系統(tǒng)對充氣速率的控制是通過以PLC為核心的控制回路實現(xiàn)的，在設計合理的控制方案時，本文利用LS-DYNA軟件建立了折疊薄膜圓柱管有限元模型，對折疊薄膜圓柱管充氣展開過程進行了模擬，研究了不同充氣速率對其展開過程的影響。結合試驗結果，本文提出了變速充氣的充氣方案，通過模擬研究，這種充氣方式較之定速充氣更能保證充氣結構的穩(wěn)定性。
　　最后，介紹了PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)的工作原理和結構特點，給出了PLC的硬件接線圖，根據(jù)本文所確