一种面向控制的大型天线建模方法技术

本发明专利技术涉及一种面向控制的大型天线建模方法，其步骤是：第一步：ansvs模态分析；第二步：选择相关振型；第三步：计算模态参数；第四步：变换输入输出矩阵；第五步：分解各阶模态；第六步：计算各阶模态范数；第七步：模态缩聚；第八步：模态叠加。本发明专利技术的优点是：1)将天线柔性信息建立在控制模型中，使得模型更接近实际，在计算指向误差时也更为准确。2)刚性模型与柔性模型处于解耦状态，则模型分别输出刚性转角和柔性偏移，可分别对输出进行处理。

A large antenna modeling method for control

The present invention relates to a large antenna modeling method for control, comprising the following steps: the first step: ansvs modal analysis; the second step: choose the relevant mode; the third step: the calculation of modal parameters; the fourth step: the transformation of input and output matrix; the fifth step: the modal decomposition; the sixth step: to calculate the modal norm; the seventh step: eighth step: modal condensation; modal superposition. The advantages of the invention are as follows: 1) the antenna flexibility information is set up in the control model, so that the model is closer to reality and is more accurate in calculating the pointing error. 2) the rigid model and the flexible model are decoupled, and the model outputs the rigid angle and the flexible offset respectively, and the output can be processed separately.

【技术实现步骤摘要】
一种面向控制的大型天线建模方法
本专利技术属于天线
，具体是一种面向控制的大型天线建模方法，用于实现将天线的柔性模态引入到伺服跟踪系统的模型中，提高分析精度。
技术介绍
大型反射面天线以其照射效率高和边缘漏射低等优点，被广泛应用于卫星通讯、深空探索等领域，然而大型反射面天线指向控制器设计指标要求较高，我国“萤火工程”65米口径天线，其指向精度要求误差小于0.01°，只有精度达到要求，才能发挥天线口径效率，而随着口径的不断增大，天线结构会受到自重、风荷、雨雪等多种载荷作用，使得天线发生柔性变形，导致指向的偏差，而指向偏差又会引起天线电性能变差降低工作效率。当然随着天线工况的不同，这种影响也会随之变化。对于如何降低外界载荷对天线指向控制的影响，除了需要先进控制理论的支持，还需要精确了解指向误差造成的因素，不光要克服由于传统的控制系统滞后对指向控制的阻碍，也需要解决由于天线自身结构柔性问题带来的指向误差，解决这一问题，就需要建立较为精确的面向控制的大型天线模型，然而传统的建模方法却忽略了影响天线指向的重要因素：天线自身柔性振动对指向的影响。目前在国内外对提高天线指向的控制方法主要有以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向控制的大型天线建模方法，其步骤是：第一步：以结构工况下反射面位置建立有限元模型，以某一频率F为约束条件，分析F以内的固有频率的振型，记为S1、S2......Sn；第二步：以方位指向为模型的输出，第k个自由度为方位指向位移传感器位置，则振型其各阶模态对方位指向影响大小的初步估计取决于如下公式：

【技术特征摘要】
2013.08.09 CN 201310347063X1.一种面向控制的大型天线建模方法，其步骤是：第一步：以结构工况下反射面位置建立有限元模型，以某一频率F为约束条件，分析F以内的固有频率的振型，记为S1、S2......Sn；第二步：以方位指向为模型的输出，第k个自由度为方位指向位移传感器位置，则振型其各阶模态对方位指向影响大小的初步估计取决于如下公式：其中，称为第i阶模态对输出的增益值，Cmq为模态输出矩阵，而柔性振荡引起的指向误差为：e＝Cmqqm/l其中qm为柔性广义坐标，l为指向输出自由度到方位方向转轴的距离，若Cmq中最大元素为第k阶增益值虽然qm未知，但当Cmq中的第i阶增益值远小于第k阶增益值根据经验有时，认为第i阶模态对方位指向影响可忽略，同理俯仰方向准则一致；第三步：提取所选各阶振型的参数，第i阶模态固有频率ωi、第i阶模态的总动能Vi及各阶第k个自由度振型向量φik，根据建模原理计算柔性模型所需参数；计算过程如下：模态质量阵的提取，由于无法得到各自由度的质量而形成质量阵，因此理论上的模态质量无法通过下式得到：Mm＝ΦTMΦ,(1)以能量法简化计算各阶模态质量：Mi＝2Vi/(2πωi)2(2)其中，Vi为第i阶模态的总动能，ωi为第i阶模态固有频率；根据模态质量矩阵和固有频率矩阵计算模态刚度矩阵、模态阻尼矩阵和模态阻尼比矩阵：Ω2＝Mm-1Km(3)Dm＝α1Km+α2Mm(4)式中：Ω为自然频率矩阵，Mm称为模态质量阵，Km称为模态刚度阵，Dm称为模态阻尼阵，Z为模态阻尼比矩阵；α1,α2为瑞丽阻尼系数,与结构固有频率相关:其中ω1,ω2为结构前两阶固有频率，x1,x2一般取0.02；第四步：再由模态振型矩阵和模态质量阵生成变换后的输入输出矩阵：模态输入Bm矩阵和模态输出矩阵Cmq,Cmv存在这种变换：式中Φ为柔性振型矩阵，B0是输入矩阵，Coq是位移输出矩阵，Cov为速度输出矩阵；第五步：根据模态建模方法各阶模态的可加性，将天线动力学方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，黄进，宋瑞雪，邱丽丽，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61