航天器大型柔性天線局部共振分析及主動控制研究.pdf

1、隨著航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，大型柔性天線越來越多地使用在空間技術中。由于制造、材料以及使用中的不當行為等多種因素導致天線結構失諧時，結構的振動模態(tài)沿周向不再均勻分布，這種局部模態(tài)會使衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)的能力大大降低，加速了結構的疲勞破壞，甚至影響結構壽命。傳統(tǒng)的被動控制技術難以滿足要求,振動主動控制成為必然選擇。因此,對大型柔性天線振動模態(tài)局部化問題的研究和對其進行主動控制方法的探索成為研究熱點。
　　本文主要對大型柔性天線的局部模態(tài)的產(chǎn)生

2、及其控制方法進行研究。首先詳細闡述了周邊桁架可展開天線的結構組成并將其簡化。然后在ANSYS軟件環(huán)境中，建立了可展開天線結構的有限元分析模型，分別得到了理想周期結構和失諧周期結構的固有頻率與振型，通過對比證明了很小的失諧量就會使結構的振動模態(tài)產(chǎn)生急劇變化，并且這些模態(tài)的振動主要局限于結構的局部區(qū)域，即出現(xiàn)振動模態(tài)局部化現(xiàn)象。
　　針對解耦后的方程和有限元軟件分析所得的結果研究了直接負速度反饋和魯棒性比較好的基于LQR獨立模態(tài)控制方

3、法，來控制結構的振動。為了驗證上述振動控制方法的有效性，本文以簡化后的平面天線作為研究對象進行了數(shù)值仿真研究。首先計算相應失諧周期結構的模態(tài)振型，并通過有限元分析軟件ANSYS得到了失諧周期結構的質量矩陣和剛度矩陣，將矩陣導入MATLAB中，利用SIMULINK仿真環(huán)境進行仿真計算，得出主動控制前后結構的響應曲線。仿真結果表明：兩種控制方法對天線結構的振動均有顯著的抑制效果；且同等控制代價下LQR控制方法的控制效果明顯優(yōu)于直接負速度反饋