论文摘要：自适应天线背架形状的最优控制

随着通信和空间科学事业迅猛发展，对大型空间天线的精度要求也越来越严格，这就使得大型空间天线的形状调整及其控制技术成为世界各宇航公司和研究单位关注的一个热门课题。 论文以嵌入压电作动器的天线背架结构为研究对象，建立了以作动器控制压电为控制变量的形状最优控制模型来实现对结构形状的调整。首先，建立了带有压电作动器桁架结构有限元模型，并以此为基础，建立了结构的最优化控制模型。模型中考虑结构强度，以自适应桁架结构节点位移和能耗为目标,以作动器电压为控制变量，通过控制结构中节点的位移来保证结构形状的精度。然后以构架式天线背架的一个单元为算例进行了数值模拟，结果表明该模型对结构形状具有良好的控制作用。其次，为了提高自适应桁架结构的形状控制能力，对自适应结构的性态进行了分析研究，分别详细讨论了压电片数目，许用电压，横截面积，压电材料的弹性模量等因素对作动器性能的影响，这些结果对作动器乃至自适应结构设计也具有一定参考意义。最后，以抛物面天线的形状误差和作动器能耗作为控制的主要目标，建立压电自适应天线结构的最优控制模型。模型用二次规划法进行处理，以压电结构的电压作为控制变量，结构强度作为约束条件，实现了自适应抛物面天线的变形最优控制。以平面25杆天线和空间336杆天线为算例，证明了该模型对大型抛物面天线结构的精度具有良好的控制效果。