构架式天线参数化设计与运动学分析

发布时间：2020-04-08 19:15

【摘要】：空间折展结构是随着航天技术革新而出现的新型结构,具有高刚度、高收纳率、高几何稳定性等特点,是航天领域的研究热点。构架式天线是空间折展机构的应用领域之一,本文对四面体构架式天线参数化建模、运动学、模态等进行了分析,主要研究内容如下:通过对天线反射面进行三角形网格划分,得到了反射面节点坐标,在此基础上根据反射面节点与背面节点的连接关系求出支撑面点坐标。以四面体单元为循环基础,求出每个单元中同步杆与腹杆轴线位置与方向,将计算数据存入数据文档中,利用三维软件接口读取数据,采用参数化建模方法,建立了天线整体模型。根据机构的几何关系,采用齐次坐标变换方法分析了3RR-3RRR和3RU-3URU基本单元、组合单元花盘节点的运动学。在3RU-3URU理论模型中添加花盘尺寸,分析了花盘尺寸与花盘节点运动学的关系。基于组合单元间的运动关联性,分析了3RU-3URU两圈组合单元花盘节点的运动学。采用多体动力学仿真软件ADAMS建立了3RU-3URU两圈组合单元的仿真模型,对运动学理论分析结果进行了验证。根据四面体构架式可展天线的结构对称性,归纳总结了多圈组合单元节点的位置关系。结合有限元仿真和实验分析方法,研究了3RU-3URU组合可展单元的模态振动特性。建立不同复杂级别的模型,得到了有限元仿真结果。搭建实验平台,利用唯一变量法,分析了影响模态实验结果的因素。通过进一步改善实验条件,得到了更理想的实验结果。本文联立MATLAB和SOLIDWORKS软件提出了一种四面体构架式天线的参数化建模方法,提高了此类可展天线的建模效率。分析了四面体构架式天线展开/收拢过程中花盘节点的运动特性,并研究了四面体构架式天线的模态特性,为此类构架式可展天线的动力学分析与主动驱动控制提供了理论指导作用。
【图文】：

图 1-2 上海交通大学研制的 1m天线模型式天线为网状天线一大分支，结构中肋对天线精度影响较大[8]；环形是航天领域应用较多的一种天线，，如图 1-3 所示，整体结构由周遭一间金属反射网组成，虽然金属网为网状结构，可能导致反射频率不连率仍然可达到 40GHz。图 1-3 环形构架式天线罗斯航天局研究构架式天线最早，其研究机构成功地应用到“联盟号号”空间站上[10]，如图 1-4 所示，2006 年 12 月日本的 ETS-VIII 工具有历史意义，如图 1-5 所示，该卫星有两个面积为 19m*17m 的构架

第 1 章 绪 论图 1-2 上海交通大学研制的 1m天线模型肋式天线为网状天线一大分支，结构中肋对天线精度影响较大[8]；环形桁架式天线目前是航天领域应用较多的一种天线，如图 1-3 所示，整体结构由周遭一圈环形支架与中间金属反射网组成，虽然金属网为网状结构，可能导致反射频率不连续[9]，但其在频率仍然可达到 40GHz。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V443.4

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本文编号：2619729