空間充氣結(jié)構(gòu)的充氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制.pdf

1、空間充氣展開結(jié)構(gòu)具有發(fā)射體積小，結(jié)構(gòu)重量輕，研究和制造成本低，展開可靠等優(yōu)勢(shì)，正在成為各國(guó)空間技術(shù)研究的熱點(diǎn)。充氣系統(tǒng)是充氣展開結(jié)構(gòu)必不可少的部分，主要功能是為結(jié)構(gòu)展開提供足夠的氣動(dòng)力，通過(guò)調(diào)節(jié)充氣速率來(lái)保證充氣過(guò)程中的穩(wěn)定性，通過(guò)調(diào)節(jié)展開后的內(nèi)壓來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)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(gè)方面進(jìn)行研究，結(jié)合空間充氣結(jié)構(gòu)展開過(guò)程的特殊性對(duì)充氣系統(tǒng)進(jìn)行了分析，給出了充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
　　對(duì)充氣結(jié)構(gòu)展開

2、特點(diǎn)和氣壓傳動(dòng)工作原理進(jìn)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(shè)計(jì)了充氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)回路，并對(duì)系統(tǒng)的主要元件的特性進(jìn)行了分析，最后從減輕質(zhì)量和縮小體積等方面對(duì)充氣系統(tǒng)進(jìn)行了集成化分析。
　　通過(guò)氣體的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)分析，建立了充氣系統(tǒng)充氣過(guò)程的熱力學(xué)模型，給出了充氣過(guò)程中壓力，溫度和時(shí)間的關(guān)系，應(yīng)用流體力學(xué)和流體運(yùn)動(dòng)方程分別建立了氣體的質(zhì)量流量控制的數(shù)學(xué)模型，得到了主要控制元件開度和氣體流速之間的關(guān)系。
　

3、　充氣系統(tǒng)對(duì)充氣速率的控制是通過(guò)以PLC為核心的控制回路實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)計(jì)合理的控制方案時(shí)，本文利用LS-DYNA軟件建立了折疊薄膜圓柱管有限元模型，對(duì)折疊薄膜圓柱管充氣展開過(guò)程進(jìn)行了模擬，研究了不同充氣速率對(duì)其展開過(guò)程的影響。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，本文提出了變速充氣的充氣方案，通過(guò)模擬研究，這種充氣方式較之定速充氣更能保證充氣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了PLC的硬件接線圖，根據(jù)本文所確