空间可展开天线展开过程轨迹与控制系统集成设计  被引量:17

Integrated Design of Deployment Trajectory and Control System for Deployable Space Antennas

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作  者:张逸群[1] 段宝岩[1] 李团结[1] 

机构地区:[1]西安电子科技大学电子装备结构教育部重点实验室,西安710071

出  处:《机械工程学报》2011年第9期21-28,共8页Journal of Mechanical Engineering

基  金:国家部委预研基金(51321040102);中央高校基本科研业务费(JY10000904019)资助项目

摘  要:针对空间可展开天线展开过程中冲击过大的问题,提出一种天线展开轨迹与控制系统集成设计方法。利用贝塞尔曲线合成驱动索的输入轨迹,通过天线的运动学关系表达式,可以得到天线展开过程的运动输出轨迹。讨论通过改变贝塞尔曲线控制点位置得到不同天线展开轨迹的可行性,继而为最优展开轨迹设计提供了依据。并基于天线的动力学分析,给出针对展开天线特点的控制系统设计方案。考虑展开轨迹和控制系统的耦合关系,基于优化的方法同时选择贝塞尔曲线控制点位置及控制器增益系数,达到减小天线在展开过程中所受冲击的目标。讨论优化过程中涉及的设计变量及约束方程表达式,该设计问题的求解方法,并给出了仿真步骤。结合典型算例的数值结果,说明该集成设计方法的有效性和合理性。An integrated design approach of deployment trajectory and control system for deployable space antennas is proposed in view of the large impact of deployment.The input trajectory of driving cable is synthesized by Bézier curves,and by using the kinematics expression of antennas,the output trajectory of antenna deployment can be calculated.The feasibility to obtain different trajectories by altering Bézier curve control points is discussed and the basis for optimization design of deployment trajectory is provided.Then,based on dynamics analysis of antennas,the control system is proposed.Considering the coupling relationship of deployment trajectory and control system,optimization method is used to select the Bézier curve control points and controller gains simultaneously for the purpose of reducing impacts on antennas.Design variables,constraints equations and solving method of this optimization problem are discussed,and the simulation process is presented.Typical numerical simulations demonstrate the validity and rationality of this integrated design approach.

关 键 词:可展开天线 展开过程 控制 集成设计 

分 类 号:V443[航空宇航科学与技术—飞行器设计] V414

 

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