航天器柔性天線局部振動(dòng)與主動(dòng)控制問(wèn)題研究.pdf

1、航天器天線結(jié)構(gòu)是一種循環(huán)周期結(jié)構(gòu)，其振動(dòng)模態(tài)是沿周向均勻分布的，但由于制造、材料以及使用中的不當(dāng)?shù)榷喾N因素導(dǎo)致天線結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)只集中在天線的少量子結(jié)構(gòu)上，這種現(xiàn)象稱(chēng)為振動(dòng)模態(tài)局部化。振動(dòng)模態(tài)局部化會(huì)使天線接收數(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。所以，航天器柔性天線振動(dòng)局部化以及對(duì)其導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行有效的控制成為航天工程中必須給予高度重視的研究課題。
　　本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了航天器柔性天線的局部振動(dòng)及其控

2、制問(wèn)題的研究。
　　首先，通過(guò)建立非弱耦合和弱耦合兩種天線結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行局部振動(dòng)問(wèn)題展開(kāi)研究。利用ANSYS軟件，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。為了驗(yàn)證上述模態(tài)局部化問(wèn)題對(duì)航天器天線結(jié)構(gòu)振動(dòng)的嚴(yán)重影響以及此問(wèn)題存在航天器天線結(jié)構(gòu)中的普遍性，本

3、文又建立徑向肋展開(kāi)天線模型，對(duì)其進(jìn)行局部模態(tài)分析后，通過(guò)與周邊桁架展開(kāi)天線的結(jié)果對(duì)比。
　　其后，針對(duì)航天器柔性天線的局部振動(dòng)，以比例反饋控制為控制方法，以作動(dòng)器配置優(yōu)化為手段，對(duì)局部振動(dòng)控制進(jìn)行了優(yōu)化與仿真。在振動(dòng)控制問(wèn)題中，對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行優(yōu)化，以提高振動(dòng)控制的有效性。由于優(yōu)化模型采用傳統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算方法求解困難，本文利用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，取得了合理的、有益的數(shù)值結(jié)果，并利用枚舉法驗(yàn)證其結(jié)果的正確性。而后利用有限元軟件M