航天器大型柔性天線局部共振分析及主動(dòng)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(lái)越多地使用在空間技術(shù)中。由于制造、材料以及使用中的不當(dāng)行為等多種因素導(dǎo)致天線結(jié)構(gòu)失諧時(shí)，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)沿周向不再均勻分布，這種局部模態(tài)會(huì)使衛(wèi)星接收數(shù)據(jù)的能力大大降低，加速了結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，甚至影響結(jié)構(gòu)壽命。傳統(tǒng)的被動(dòng)控制技術(shù)難以滿足要求,振動(dòng)主動(dòng)控制成為必然選擇。因此,對(duì)大型柔性天線振動(dòng)模態(tài)局部化問(wèn)題的研究和對(duì)其進(jìn)行主動(dòng)控制方法的探索成為研究熱點(diǎn)。
　　本文主要對(duì)大型柔性天線的局部模態(tài)的產(chǎn)生

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

3、法，來(lái)控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。為了驗(yàn)證上述振動(dòng)控制方法的有效性，本文以簡(jiǎn)化后的平面天線作為研究對(duì)象進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。首先計(jì)算相應(yīng)失諧周期結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型，并通過(guò)有限元分析軟件ANSYS得到了失諧周期結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，將矩陣導(dǎo)入MATLAB中，利用SIMULINK仿真環(huán)境進(jìn)行仿真計(jì)算，得出主動(dòng)控制前后結(jié)構(gòu)的響應(yīng)曲線。仿真結(jié)果表明：兩種控制方法對(duì)天線結(jié)構(gòu)的振動(dòng)均有顯著的抑制效果；且同等控制代價(jià)下LQR控制方法的控制效果明顯優(yōu)于直接負(fù)速度反饋