摘要：针对空间可展开天线多种因素对展开历程的平稳、准确性影响，本论文进行了体系而深入的探讨。主要工作如下：1.运用瑞利-里兹法于柔性构件建模，并以柔性多系统统动力学的角度出发，推导了单元的动能、势能、应变能从及相应的一致质量阵、刚度阵和阻尼阵的表达式，基于拉格朗日第二方程建立了可展开天线体系的展开历程动力学模型。进行了动力响应分析，给出了可展开天线在展开历程中的响应曲线，通过与多刚体动力学模型的仿真试验比较，明确了天线展开历程中的动力学特性及非线性因素对展开历程的影响机理，为展开历程制约体系设计提供了依据。2.使用Bezier曲线合成驱动索的输入轨迹，通过天线运动学联系式，导出了天线展开历程的运动输出轨迹。探讨了通过转变Bezier曲线制约点位置得到不同展开轨迹的可行性，继而通过设置合理的目标函数和约束条件，得到天线最优展开轨迹，既可保证天线角加快度的连续性，又可降低其峰值。最后，探讨了展开历程中间匀速段不等式的约束条件，通过数值仿真，得知展开历程保持中间匀速运动会导致天线所受冲击过大，而展开历程应是一个无中间匀速状态的先加快后减速历程，对工程实际有一定指导作用。3.针对柔性因素带来的展开历程振动不足，提出了一种基于滤波的解耦制约办法。首先，将机构转化为多个瞬时结构进行探讨，通过考察瞬时结构基频随展开角度的变化规律，确定了“机构基频”关键位置选取的准则。其次，运用低通滤波器将天线运动反馈分解为纯刚体运动和柔性振动两部分。然后，探讨了滤波器截止频率的确定准则，针对不同反馈信号的刚、柔制约器的设计准则，从及两组制约器参数之间的耦合联系及选取准则。4.探索了天线结构与展开轨迹、天线结构与制约器设计、展开轨迹与制约器设计之间的相互联系，提出了可展开天线结构、展开轨迹及制约体系的集成设计模型。从天线杆件横截面积、Bezier曲线制约点参数及制约器增益参数同时作为设计变量，从减小天线质量、天线在展开历程中所受冲击和展开历程误差累积为目标函数，在满足固有频率、强度、制约体系‘稳准快’等约束条件下，得到最优的综合体系设计案例。5.设计制作了2m口径的周边桁架索网可展开天线实物模型，进行了模态、形面精度从及展开历程等试验探讨。通过试验结果与仿真结果进行对比，验证了本论文中结构及展开历程设计办法的合理性与正确性。同时，通过对展开历程中索网形态的测量，分析了索网张力对于天线展开历程的影响规律，提出了对该天线模型的修正办法。 关键词：空间天线论文 可展开天线论文 多柔体动力学论文 柔性振动论文 轨迹规划论文 制约解耦论文 机构基频论文 集成设计论文
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摘要5-7

Abstract7-9

主要符号表9-15

第一章 绪论15-39

§1.1 论文选题背景和作用15-16

§1.2 国内外可展开反射面天线近况16-23

§1.2.1 刚性反射面天线17-18

§1.2.2 充气反射面天线18-19

§1.2.3 网状反射面天线19-21

§1.2.4 薄膜反射面天线21-23

§1.3 柔性多系统统制约与设计近况23-33

§1.3.1 柔性多系统统动力学介绍23-24

§1.3.2 柔性多系统统制约24-28

§1.3.3 柔性多系统统制约办法28-29

§1.3.4 柔性多系统统制约运用29-30

§1.3.5 传感器与驱动器30-32

§1.3.6 结构与制约集成设计32-33

§1.4 可展开天线展开历程制约与设计动态33-35

§1.5 本论文主要工作35-39

第二章 空间可展开天线展开历程柔性多体动力学分析39-65

§2.1 引言39-40

§2.2 可展开天线结构组成及简化模型40-41

§2.3 可展开天线展开历程运动学分析41-47

§2.4 可展开天线柔性多系统统动力学分析47-60

§2.5 方案分析与讨论60-63

§2.6 小结63-65

第三章 可展开天线展开历程的轨迹设计65-85

§3.1 引言65-66

§3.2 Bezier 曲线概述66-72

§3.3 Bezier 曲线拟合展开轨迹办法72-73

§3.4 基于优化的平稳展开历程轨迹设计办法73-80

§3.5 方案仿真与分析80-84

§3.6 小结84-85

第四章 基于滤波的可展开天线展开历程制约体系设计85-103

§4.1 引言85-86

§4.2 基于滤波的反馈信号解耦办法86-92

§4.2.1 反馈信号的 FFT