超大型天線饋源索支撐系統(tǒng)與索網主動主反射面的力學分析與優(yōu)化設計.pdf

1、隨著超大口徑天線與太空天線的發(fā)展，懸索結構得到了高度關注與廣泛應用。新一代大射電望遠鏡結構就是一個典型代表，其中由6根懸索拖動饋源艙運動的索支撐系統(tǒng)以及能夠實時調整成動態(tài)拋物面的索網主動反射面是其設計中的兩大亮點，本文對這兩個子系統(tǒng)中的力學問題進行了研究。 對于索支撐系統(tǒng)，采用懸索的懸鏈線解析表達式建立了索支撐系統(tǒng)的靜力學模型，在此基礎上推導出索支撐系統(tǒng)的剛度矩陣表達式以及人們最為關心的扭轉剛度。 建立了索支撐系統(tǒng)懸掛下

2、Stewart平臺的剛柔禍合多體系統(tǒng)動力學模型，用以分析Stewart平臺擾動對艙體位姿的影響，并且比較了6索和8索兩種不同結構形式下Stewart平臺擾動對艙體位姿的影響程度。 對索網主動反射面而言，設計時需要首先確定網面中索段的長度，然后尋找一個在特定條件下能夠使網面在基本球面上保持平衡的狀態(tài)作為結構的初始參考構型，在此基礎上再將饋源照明部分調整成瞬時拋物面。 形狀擬合索網反射面的精度與索段的彎曲形狀有關，首先解決了

3、索段長度的選擇問題，并給出了適用于索網主動反射面的初始平衡狀態(tài)的求解方法，該方法中為了獲得所希望的牽引力模式可以引入節(jié)點位置優(yōu)化或者索段長度優(yōu)化。 引入網面節(jié)點偏差分布向量來表示索網上任一節(jié)點與理想位置的偏離程度，由此可以構成形狀調整時所需產生的位移場，并給出了法向位移法和最小二乘法用于確定該位移場。根據給定的位移場可由矩陣的廣義逆得到調整時需要的牽引力增量。 形狀擬合索網反射面中的節(jié)點位置與索網應力狀態(tài)之間高度A合，都

4、會影響網面的表面精度，為此，采用節(jié)點位置與應力狀態(tài)同時調整的方式對形狀擬合反射面進行調整，以保證在調整索網節(jié)點位置的同時還能夠使得網面的應力狀態(tài)滿足特定的模式，從而整個網面形狀達到指定的精度要求。 位置調整索網反射面在索網具有一定剛度的前提下僅要求將網面節(jié)點調整到指定的拋物面上，調整算法簡單、快速。本文給出了一種空間位置調整索網反射面的設計，包括其初始平衡構型的分析，網面精度調整策略，獲得了滿意的調整速度和調整精度。 最