李洲洋[1]2004年在《环形桁架卫星天线的叁维参数化造型及静力学分析》文中研究表明本文针对大型环形桁架可展开卫星天线这一具体天线结构，利用参数化造型技术获得天线展开臂和天线环形桁架的叁维参数化实体模型，并对天线环形桁架进行了静力学特性分析。 考虑卫星、天线结构和运载工具有效空间的限制，本文提出了天线展开臂由大臂和小臂两部分组成的设计方案，并对天线展开臂进行了初步的结构设计。以Pro／E软件为平台，给出了天线展开臂的叁维参数化实体模型，为天线展开臂结构及星线布局的进一步的设计提供参考依据。 通过对卫星天线环形桁架的功能、结构及工作原理的分析，确定了天线环形桁架结构的独立可变参数并建立了各装配间的参数协调关系，在此基础上借助叁维参数化造型技术，获得了天线环形桁架的叁维参数化实体模型。另外，通过对二维工程图的二次开发定制，实现了从叁维实体模型快速生成符合国家标准的二维工程图纸的功能，进而指导实际的生产加工。 通过对天线环形桁架的功能及结构的分析，确定天线环形桁架在展开过程中的受力情况，建立天线环形桁架的静力学分析模型，并对其进行了静力学特性分析。
肖勇[2]2001年在《环形可展开大型卫星天线结构设计与研究》文中认为卫星天线结构日益面临着大型化的需求，而这又与有效的运载容积和能力之间的存在着矛盾，解决的方法是采用各种合理的空间展开结构。国外为此进行了大量的研究工作，取得了诸多成果，形成了缠绕肋天线、径向肋天线、环-柱天线、单元构架式天线等多种类型的天线结构形式。而近期一种新兴的结构形式更是将天线口径扩展至150米，称其为环形桁架可展开天线。目前国内有多家研究机构和大学也开展了大型卫星天线技术的研究，且所研究的天线结构类型都集中在径向肋天线、单元构架式天线方面。由于多种因素的影响，尚没有一个完整的天线结构。本文以环形桁架可展开结构为研究对象，以完成环形桁架可展开结构原型样机的设计工作为研究目的，并通过本项研究工作探索一种新的、可行的大型卫星天线结构。 本文详细阐述了环形可展开天线的结构组成和各部的工作原理，以展开时的刚度条件为准则，对其整体结构形式进行模态分析计算，根据计算结果确定结构参数。本文重点研究了有关空间桁架结构、展开单元、空间铰链以及展开机构的设计工作，在通用CAD平台上完成了原型样机的全参数化结构设计和工程化图纸，并在虚拟的原型样机上进行的展开与收拢过程的运动仿真。另外，本文还对展开机构的可靠性进行了分析研究工作。通过研究表明，环形可展开天线结构形式简明，工作原理清晰，是目前大型卫星天线理想的结构形式。
万小平[3]2004年在《环形可展开卫星天线的固有特性分析与结构优化设计》文中认为在空间天线结构的研制过程中，结构固有特性分析和结构优化设计是非常重要的两项研究工作。固有特性的分析不仅能检验天线结构的固有频率和振型是否合理，而且也是结构响应分析、动强度计算等其他动力学问题研究的基础；天线的结构设计是一个复杂的系统工程，它通常受到多个目标的限制，而各目标往往是相互影响的，甚至是相互矛盾的，因此需要借助多目标决策技术，平衡各目标，以保证空间天线最优的满足各项设计指标。 本文首先详细的叙述了天线结构的各组成单元，阐明了天线反射抛物面的形成原理；然后在ANSYS软件环境中建立了不同结构布局下天线的有限元分析模型，分析计算了各种情况下天线的的固有频率与振型；最后依据天线各指标的重要性，建立了以一阶固有频率最大、质量最小为目标的天线结构多目标优化设计模型，并基于神经网络和遗传算法，结合正交实验和变加权系数技术，形成了一种有效的多目标优化算法，在MATLAB平台下实现了天线的结构多目标优化设计计算程序，求得了天线的最佳结构参数。 通过对天线的固有特性分析，找到了提高天线系统基频的有效途径，为天线的结构设计提供了依据；通过天线的结构优化设计，获得了天线结构的优化设计结果，解决了带有大量有限元计算、多离散变量、多目标相结合的复杂的结构优化设计问题。
孔叁江[4]2004年在《空间大型可展天线与卫星间的刚—柔耦合多体动力学分析》文中提出为了满足我国国防建设和经济建设的需要，急需研制空间大型可展开天线。大型可展开天线的研制过程是一项复杂的系统工程，涉及到许多关键技术。由于天线尺寸大、质量轻、柔性大，天线的固有频率很低且十分密集，为避免天线与卫星的调姿运动产生不良耦合影响，需对大型可展开天线与卫星系统进行刚柔耦合动力学分析，从而为天线的结构设计提供可靠的理论依据。 本文首先采用集中参数法，利用拉格朗日方程推导了卫星—天线系统的刚柔耦合动力学方程，并对该方程进行了数值仿真，获得了系统的调姿响应和天线结构的模态。其次借助ANSYS有限元分析软件，对系统进行了模态分析和动力学响应分析，获得了不同天线结构参数下的卫星—天线系统的固有特性，简谐响应的幅频特性，随机振动响应的功率谱密度，以及冲击响应的最大幅值和恢复时间等。 通过对卫星—天线形成的刚柔耦合系统进行动力学分析，获得了卫星的刚体运动与天线的弹性振动之间的耦合影响规律及其真实的动力学行为，得到了天线结构参数对卫星—天线系统的固有特性及其动力学响应的影响规律，为卫星姿态控制和天线结构优化设计奠定了基础。
吕家德[5]2006年在《圆锥扫描辐射计天线展开装置的设计与仿真研究》文中指出本论文课题来源于中国科学院空间科学与应用研究中心委托吉林大学研究开发项目—“圆锥扫描辐射计平台及天线展开机构”。论文的内容系该研究项目中的主要工作，是很有实际意义和应用背景的课题。本论文首先根据星载天线反射面结构形式以及卫星天线展开驱动类型的不同，分别对星载可展开天线结构进行了归纳，分类和总结；简要地介绍了空间可展开机构的动力学理论背景，并对国内外多体系统动力学理论的发展历史，研究现状以及其在空间可展开折迭结构方面的应用情况进行了比较详细的评述。本论文的主要工作是设计可折迭展开支架方案以及固定平台，实现主反射面天线的折迭和冷空反射面天线的折迭，先后总结提出了圆锥扫描辐射计天线展开装置的叁套模拟展开方案，并对上述叁套方案进行了参数化建模，数值仿真分析；并对驱动扭簧进行了优化设计，为可展开卫星天线的研制工作提供了具有很高价值的参考依据。
常进官[6]2013年在《周边桁架式可展开天线展开分析与控制》文中指出目前在轨的大型星载天线结构形式很多,但迫切需要满足反射面精度高,传输信号分辨率高,频率范围广,质量轻的大型星载天线。而周边桁架式可展开天线收纳比高,质量轻,反射面口径极大,工作频带非常宽,传输信号也很稳定,是非常重要的一种星载天线。本文针对周边桁架式可展开天线,提出了一种模拟和控制天线展开过程的系统化方法。详细考虑了桁架节点单元具体构造,尤其是过线滑轮参数对系统展开过程的影响,通过分析系统单元铰点和展开角度的运动学关系,提出了高精度计算天线展开过程中驱动拉绳长度的方法,且该方法可应用于一般的空间滑轮绳索系统。基于此,给出了天线展开角度与电机牵引拉绳长度一一对应的关系,进而推导了天线展开速度与电机驱动拉绳的速度之间的关系,提出了通过控制电机牵引拉绳速度来控制天线的展开过程控制策略。通过修正展开角速度曲线,消除角加速度间断,重新规划天线展开路径,并且计算单元各铰点速度和加速度以及天线展开过程中电机的驱动力。通过数值算例仿真分析了周边桁架式可展开天线展开过程,验证本文所提方法的可行性。
梁志刚[7]2010年在《星载可展开天线的结构设计与研究》文中研究表明随着空间技术的发展,研究大口径、轻质量、高收纳率、高可靠性的空间大型可展开天线己成为航天科技的重要研究领域,而大型可展开天线的结构创新设计及其可行性验证分析等基础问题的研究是其重要的内容。本文主要针对一种新型的可展开天线——环肋可展开天线,对其背架环肋可展开结构的关节进行具体设计研究,并通过模型研制验证该结构设计方案的正确合理性;设计了环肋可展开结构的重力补偿装置。本文为环肋可展开天线的进一步研制具有一定的参考价值。关节是整个环肋可展开结构的关键,本文分别对关节的连接传动方式、驱动方式、定位与锁定方式进行了详细的设计研究:关节均采用同步齿轮传动;采用扭簧驱动形式,设计了叁种扭簧设计方案,并进行比较分析;介绍了一种定位与锁定方案的工作原理。本文对口径为3m的环肋可展开结构模型进行了具体设计,包括环关节、肋关节、环杆和肋杆等,最后对环肋可展开结构模型进行整体装配。针对环肋可展开结构提出了重力补偿装置设计方案,通过比较选择了一种适合本结构的方案,并对其吊架进行了设计和简单制作。最后对以上研究工作进行了总结,提出了存在的问题和下一步工作。
万小平, 袁茹, 王叁民[8]2005年在《环形可展开卫星天线的多目标结构优化设计》文中指出卫星天线的结构设计是一个复杂的系统工程,通常受到多个指标的限制。依据天线各指标的重要性,本文建立了以一阶固有频率最大、质量最小为目标的天线结构多目标优化设计模型,并基于神经网络和遗传算法,结合正交实验和变加权系数技术,形成了一种有效的多目标优化算法。在MATLAB平台下实现了天线的结构多目标优化设计计算程序,求得了天线的最佳结构参数,解决了带有结构有限元计算、多离散变量、多目标相结合的复杂结构优化设计问题。
刘世海[9]2005年在《可展开卫星天线展开结构可视化辅助概念设计软件原型》文中研究表明可展开卫星天线展开结构概念设计阶段的主要任务是确定结构的展开原理并据此完成初步的结构设计方案。若能在该阶段利用可视化技术辅助设计者进行概念设计，将会大大提高设计者在概念设计阶段的效率。本文首先将目前国内外的各种可展开卫星天线，按照反射面的结构形式进行分类，并在此基础上对各种可展开卫星天线的展开原理、优缺点进行了分析说明，为构建卫星天线展开结构形式数掘库做必要的准备。为了能在概念设计阶段，给用户提供对各种展开天线展开原理直观形象的学习理解手段，本文提出了一种利用C++与VRML混合编程的方法。利用该方法，分别从组成单元及整体结构的角度，对周边桁架可展开天线和单元构架式可展开天线展开结构的概念设计，进行了快速参数化叁维建模和展开(收拢)过程动态仿真。同时通过该方法，还实现了卫星运行轨道的参数化叁维建模及在轨运行的动画仿真。本文还将基于功能的设计过程模型以次序化、层次化的设计文本形式集成在可视化概念设计软件原型中，以期在设计过程中辅助和引导设计者在展开结构功能原理解方面进行创新，从而进一步实现结构创新。在以上工作的基础上，实现了展开结构可视化辅助概念设计软件原型。该系统为用户提供了对可展开卫星天线展开原理的学习和演示验证、展开结构功能原理创新设计、运功机构(功能载体)的选择等方面的支持。最后，通过实例验证了该系统对展开结构概念设计支持的实用性和有效性。
郝海明[10]2012年在《大型可展开结构耦合动力分析》文中研究指明大型化、低刚度和柔性化是大型可展开天线结构的特点，这些特点导致天线的固有频率很低而且十分密集，为了避免天线与卫星的振动产生不良耦合影响，需要对大型可展开天线与卫星系统进行刚柔耦合动力学分析，从而为天线的结构设计提供可靠的参考数据。首先，本文介绍了30m口径的环柱天线和环肋天线的结构方案。针对天线索网面的成型，提出一种简单实用的算法进行预拉力优化计算。运用该算法，借助ANSYS软件计算了环柱和环肋天线的预应力状态。在静力学计算的基础上，对两种天线系统进行了有预应力的模态分析，获得了系统的固有特性，在分析过程中，针对暴露出的基频过低的问题，及时进行结构参数的选优和结构设计的改进。对两种天线-卫星系统进行了有预应力的动力学响应分析，获得了系统的固有特性，谐响应的幅频特性，冲击响应的回复时间，随机响应的位移、速度和加速度功率谱密度等。最后，根据展开态天线的特点，设计了收拢态天线捆绑固定方案，并在ANSYS中建立简化模型，进行了模态分析和谐响应分析。通过对展开态和收拢态的卫星天线系统进行动力学分析，获得了卫星天线系统的固有特性及其动力学响应特性，为卫星姿态控制和天线结构优化设计奠定了基础。
参考文献：
[1]. 环形桁架卫星天线的叁维参数化造型及静力学分析[D]. 李洲洋. 西北工业大学. 2004
[2]. 环形可展开大型卫星天线结构设计与研究[D]. 肖勇. 西北工业大学. 2001
[3]. 环形可展开卫星天线的固有特性分析与结构优化设计[D]. 万小平. 西北工业大学. 2004
[4]. 空间大型可展天线与卫星间的刚—柔耦合多体动力学分析[D]. 孔叁江. 西北工业大学. 2004
[5]. 圆锥扫描辐射计天线展开装置的设计与仿真研究[D]. 吕家德. 吉林大学. 2006
[6]. 周边桁架式可展开天线展开分析与控制[D]. 常进官. 大连理工大学. 2013
[7]. 星载可展开天线的结构设计与研究[D]. 梁志刚. 西安电子科技大学. 2010
[8]. 环形可展开卫星天线的多目标结构优化设计[J]. 万小平, 袁茹, 王叁民. 机械科学与技术. 2005
[9]. 可展开卫星天线展开结构可视化辅助概念设计软件原型[D]. 刘世海. 西安电子科技大学. 2005
[10]. 大型可展开结构耦合动力分析[D]. 郝海明. 西安电子科技大学. 2012
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