网状可展开天线智能结构动力学建模及仿真.pdf

《网状可展开天线智能结构动力学建模及仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·16·网状可展开天线智能结构动力学建模及仿真赵德胜(西安邮电学院，陕西西安710121)摘要：本文主要论述了加入智能结构的大型网状天线模型建立的问题得出了该模型的动力学方程。通过算例说明了H。o控啻J_方法的有效性。它能够增强系统的鲁棒性，并且使系．统抑止干抛洼能增强0jl0l_关键词：智能结构网状天线H∞控制有限元曩-000-0一一中国分类号：TH1131：：文献标识码_A文章编号：’lDO2—68(2010)04—0016--03一--BylinesofMeshShapeDeployableAntennawiththeBrainpowerfulFr

2、amework’忸sModeledandSinmulinkedZHAODeshengAbstract：Itisnarratedthatthemodelofbigreticulationalantennawithbrainpowerfulframeworkwasbuilt；andeducedthedynannce—quation．TheexampletestifiedthatH∞wasveryavailability．Keywords：brainpowerfulframework：bigreticulationalantenna；controlofH；fi

3、nitecellO引言—．一一一近几十年来，通信、空间科学、地球观测事业迅猛发展，对高精度的网状展开天线的需求越来越迫切，大型空间网状展开天线及其反射面精度调整技术就成为大型空间天线研1OO．00究的一个热门课题而受到世界各宇航公司和研究单位的关O0O00O注。虽然该项技术并没有完全成熟，但是由于其在尺寸和重O00000量上的巨大优势和对大型空间天线的迫切要求，国外的各宇—001OO航公司和研究单位在各种宇航飞行器上频繁地使用了网状上式可简记为：[州=[][6]展开天线技术。随着网状可展开天线技术的发展，现已出现1．2．2被动杆单元整体坐标系和坐标转换矩

4、阵了多种形式的网状可展开天线。本文就植入智能结构的由于各单元在空问的位置不同，各个单元的局部坐标系网状可展开天线进行了动力学建模并进行了精度控制仿真。也是不相同的。所以也就提出了力向量、位移向量和单元刚度矩阵在两个不同的坐标系中的互相转换的问题。1动力学建模单元刚度矩阵的坐标变换关系式为：1．1杆单元的有限元分析[K]=[T][K][T]=(E⋯A／l)[T][曰][T]在加入了智能结构的网状天线结构中，其有限元模型的(I)杆单元有两种存在形式。一种是被动单元，它不含有压电元1．2．3被动杆单元的单元质量矩阵件；另一种是主动单元，含有压电元件。下面将分别

5、对这两种采用集中质量法来形成单元的质量矩阵。单元进行有限元分析。1．2被动杆单元的有限元分析[r：哗fE(2)1．2．1被动杆单元的的局部坐标系下的单元刚度矩阵其中，是被动杆单元的密度，为单位矩阵。设杆长为z截面积为A，材料弹性模量为E为矩阵形1．2．4被动杆单元的力平衡方程式，则为：[]6+[K]6={F朴}(3)作者简介：赵德胜(1974一)，男，西安邮电学院教师，主要研究智能结构、机械动力学。收稿日期：2010—4—3·17·1．3主动杆单元的有限元分析式：1．3．1压电材料的等价模型[=(+f】+fE(13)主动构件的模型见图1，在对含有此类构件

6、的主动单元中建其中：P，P。和P：分别是压电单元，主动杆的第1，2部分的立压电材料的等价模型。可得到密度，E为单位矩阵。所有压电片方程组合成主动单元1．3．6主动杆单元的力平衡方程的物理方程：[]6+[K]6={F}十{F}(14)F=k

7、为参考电压；为反馈控制律确定的控制电压。在主动元件上的电压；和c分别成为主动元件的等价总电压必需是负的，以避免压电材料失去极化。通过引进刚度和等价模量，它们~L,fN应的机械刚度和杨氏模量大并正的电压，不管控制电压如何变化(假定lI≤且受到系统的动力特性的影响。)，总能保持总电压是正的。将传感器集成在主动元件1．3．2主动单元的有限元方程中，以便能有效的测量作动器上的位移变化，这个位移信天线结构中的压电元件或是代替结构中的整个杆单息被用来产生某种控制律的控制电压。见下式：元，或是仅仅代替其中的一部分。这样的主动单元可通过有限单元法来建模。主动单元部分两个

8、自由度分别为节点=日d6+日6(16)1，4的轴向位移和电势。其中，6和6分别是