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时间:2019-11-26
《星载平面可展天线支撑桁架的结构效率优化》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、航空学报ActaAeronauticaetAs”OnaulicaSinicaDec252015Vol36No.123853—3860lSSN1000—6893CN11-1929/Vhttp://hkxb.buaaeduCRhkxb@buaa.edu.ca星载平面可展天线支撑桁架的结构效率优化李波1,杨毅2—1.上海宇航系统工程研究所上海市空间飞行器机构重点实验室,上海2011092.上海大学机电工程与自动化学院,上海200444摘要:针对折展结构性能存在多指标且这些指标之间又相互制约的特点,把结构效率引入到可展结构的优化设计中,应用多
2、因素正交试验法对一种空间可展开平板天线支撑桁架的优化问题进行了研究。对其关键几何设计参数进行了分析,建立了桁架结构的优化数学模型,以结构效率最大化作为优化目标,对可展桁架进行了结构优化,得到了支撑桁架各杆件的设计参数。结果表明:结构效率综合考虑了质量和刚度的影响,使结构质量和刚度同时得到优化;长宽比(£/∞)是影响可展桁架结构性能的主要因素,对不同优化目标产生影响的次要因素有所不同;截面积对结构效率影响不显著(置信度声一90%),在相同杆长参数配置下,等截面可展桁架的结构效率仅次于变截面方案,但工程经济性最佳。该研究方法有助于在概念设
3、计阶段从系统设计的角度进行空间桁架结构的快速设计与优化。关键词:空间可展桁架;设计参数;结构效率;敏感度分析;显著性分析中图分类号:V423.42;THI]7.3文献标识码:A文章编号:1000—6893(2015)12—3853—08平板式折展结构和圆柱式折展结构是两种常见的空间折展结构。随着国内对星载雷达卫星的深入研究和天线成像分辨率的不断提高,平板式SAR天线未来逐渐向大型化方向发展。作为天线的展开支撑受力构件,折展结构在航天器结构系统中起到重要作用[】屯]。目前,对空间折展结构优化的研究主要集中在圆柱式折展天线可展桁架上,对平
4、板式折展结构涉及较少。在圆柱式折展天线结构优化设计方面‘3
5、,尤国强等采用遗传算法对周边桁架折展天线的结构进行了优化[4‘5],万小平等采用神经网络和遗传算法相结合的方式对环形折展卫星天线的结构进行了优化设计[6]。但上述优化过程会面临参数众多、非连续、非线性、不规则、多目标交叉与融合等问题,这是一个相当耗时的计算过程,且由于折展结构受天线电气布局以及航天器载荷舱平台的约束较多,因此得到的优化结果虽是最优值但不一定满足工程需求。正交设计是一种多目标离散优化的试验方法,对非连续、非线性问题,可对给定条件下的参数值进行寻优,弥补迭代算法的
6、不足。针对多指标问题,寻找最优方案或最佳条件通常有综合评分法[7]和综合平衡法[83两种。综合评分法关键在于评分标准的合理性,这往往需要具有丰富的工程经验;综合平衡法在处理复杂情况时又难以达到平衡的要求。本文应用正交设计法对一种空间可展开平板式天线支撑桁架结构中质量和刚度的优化问题进行了研究,在目标函数中引入结构效率概念,将多目标优化问题转收稿日期:2015-01-30;退修El期:2015-04—14;录用日期:2015-05—29;网络出版时间:2015—06—2913:50网络出版地址:WWWcnkinet/kcms/detaf
7、l/111929.V201506291350004html基金项目:国家自然科学基金(51305271);上海市科委资助项目(06dz22105)*通讯作者Tel:021—24188432E-mail:yiyangshu@shueduon引用格武}L
8、8,YangY.Optimizationforstructureefficiencyofadeployablespacebornetrusswithflatpanelantennas£山ActaAeronauticaetAstronauticaSinica.2015.36(12):385
9、3.3860.李渡,杨毅星载平面可展天线支撑桁架的结构效率优化【J].航空学报,2015.36(12):3853—38603854航空学报Dec252015Vol36No12换为单目标优化问题,探讨了影响结构性能的主要几何设计参数以及对不同优化目标的敏感度,分析了各参数对应结构效率指标时的显著性,给出了支撑桁架各参数在不同性能指标下的优化设计结果,为空间平面折展天线可展桁架的结构设计和工程应用提供了参考。1问题描述本文研究的空问平面折展天线可展桁架在轨展开状态结构形式如图1所示,其中桁架杆系一端与平台连接,另一端与天线板1和天线板2通
10、过多支点连接,起到天线展开到位后的支撑作用。桁架杆系与平台以及桁架各杆件之间采用铰链连接。Antennapanel2Antennapanel1图1平面折展天线可展桁架的展开构型Fig.1Deployabletrusswi
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