周邊桁架可展開天線展開過程分析與仿真.pdf

1、宇航事業(yè)的快速發(fā)展對空間天線提出了更高要求，如大口徑、高精度、輕質(zhì)量及高剛性等。由于運(yùn)載工具在結(jié)構(gòu)重量和體積上的限制，大型空間天線朝著可展結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展。其中周邊桁架可展天線是各國競相研究的重點，與其他天線結(jié)構(gòu)形式相比，這種天線具有柔性大、空間熱穩(wěn)定性好、壓縮比大的特點，其應(yīng)用空間比較大，天線口徑可應(yīng)用于6～1 50米的范圍，且結(jié)構(gòu)形式簡單，在一定范圍內(nèi)口徑的增大不會改變天線的結(jié)構(gòu)形式，質(zhì)量也不會成比例的增加，是目前大型可展天線理想的結(jié)

2、構(gòu)形式。其主要特點是：桿件節(jié)點數(shù)量大，幾何拓?fù)潢P(guān)系復(fù)雜，節(jié)點構(gòu)造形式簡潔，運(yùn)動約束簡單，由幾何一致的構(gòu)架單元組成，采用輕質(zhì)復(fù)合材料、高抗振的等截面直桿。可展天線必經(jīng)的展開過程是一個從機(jī)構(gòu)到結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的十分復(fù)雜的過程，也是可展天線最容易出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)之一。因此在設(shè)計階段，進(jìn)行可展天線展開過程仿真和展開性能預(yù)測研究是十分必要的。 根據(jù)周邊桁架式可展開空間機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，采用坐標(biāo)變換方法，建立了通用的展開過程運(yùn)動分析模型，分析了展開過程

3、中結(jié)構(gòu)上任意點的位置、速度和加速度。為避免展開過程中沖擊過大，對周邊單元的展開速度進(jìn)行了規(guī)劃，建立了驅(qū)動繩索的運(yùn)動與單元展開運(yùn)動之間的變換關(guān)系，將周邊單元的運(yùn)動規(guī)劃轉(zhuǎn)化為展開繩索的運(yùn)動控制，對天線的展開實施位置控制。在此基礎(chǔ)上，基于多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的Lagrange方法，考慮耗散力、鉸鏈處扭簧的驅(qū)動力及索網(wǎng)預(yù)張力對展開過程的影響，建立了周邊桁架可展天線展開過程的動力學(xué)模型，給出了基于力控制的展開過程控制策略，得出了展開過程驅(qū)動力的變化與