空間充氣結構的充氣系統(tǒng)設計和控制.pdf

1、空間充氣展開結構具有發(fā)射體積小，結構重量輕，研究和制造成本低，展開可靠等優(yōu)勢，正在成為各國空間技術研究的熱點。充氣系統(tǒng)是充氣展開結構必不可少的部分，主要功能是為結構展開提供足夠的氣動力，通過調節(jié)充氣速率來保證充氣過程中的穩(wěn)定性，通過調節(jié)展開后的內壓來調整結構的形狀和承載能力。本文從充氣系統(tǒng)工作原理，組成，控制方法等幾個方面進行研究，結合空間充氣結構展開過程的特殊性對充氣系統(tǒng)進行了分析，給出了充氣系統(tǒng)的設計方案。
　　對充氣結構展開

2、特點和氣壓傳動工作原理進行了分析，確定了充氣系統(tǒng)的組成，選擇合理的控制方案，設計了充氣系統(tǒng)的結構回路，并對系統(tǒng)的主要元件的特性進行了分析，最后從減輕質量和縮小體積等方面對充氣系統(tǒng)進行了集成化分析。
　　通過氣體的物理性質和熱力學性質分析，建立了充氣系統(tǒng)充氣過程的熱力學模型，給出了充氣過程中壓力，溫度和時間的關系，應用流體力學和流體運動方程分別建立了氣體的質量流量控制的數學模型，得到了主要控制元件開度和氣體流速之間的關系。
　

3、　充氣系統(tǒng)對充氣速率的控制是通過以PLC為核心的控制回路實現(xiàn)的，在設計合理的控制方案時，本文利用LS-DYNA軟件建立了折疊薄膜圓柱管有限元模型，對折疊薄膜圓柱管充氣展開過程進行了模擬，研究了不同充氣速率對其展開過程的影響。結合試驗結果，本文提出了變速充氣的充氣方案，通過模擬研究，這種充氣方式較之定速充氣更能保證充氣結構的穩(wěn)定性。
　　最后，介紹了PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)的工作原理和結構特點，給出了PLC的硬件接線圖，根據本文所確