基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其中可展开星载天线索网结构由前索网面、后索网面及纵向拉索组成；设计索网结构时，通过力密度迭代方法，使所有的索网面节点落在抛物面上；同时，对前、后索网面边界节点，以索网结构中正六边形为有效反射面，进行边界索段与环形桁架重新连接，将其作为可展开星载天线索网结构设计的基础网格构型；然后，以前、后索网面索段张力及纵向拉索张力共同作为设计变量，以前、后索网面索段张力方差为目标函数，以边界节点固定为约束条件，设计可展开星载天线索网结构；本发明专利技术实现了可展开星载天线优良的结构布局，能够显著地提高可展开星载天线的稳定性及可靠性。

Design method of deployable satellite antenna cable network structure based on variance optimization of cable tension

The invention discloses a cable tension variance optimization of deployable satellite antenna cable net structure design method based on the deployable satellite antenna cable net structure by cable net surface, after the cable net surface and vertical cables; design of cable net structure, the force density iteration method, the cable net surface all the nodes in a parabolic fall; at the same time, on the front and rear cable network boundary nodes, with cable net structure in hexagonal effective reflection surface, the boundary of astromesh cable segment and reconnect the deployable satellite antenna cable based grid configuration network structure design; then, before and after cable net surface tension cable and cable tension longitudinal joint as the design variables, before and after the cable net surface cable tension variance as the objective function, with fixed boundary nodes as constraint conditions, the design of deployable satellite antenna cable net structure; The invention realizes the excellent structure layout of the deployable Spaceborne Antenna, and can remarkably improve the stability and reliability of the deployable satellite antenna.

【技术实现步骤摘要】
基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法
本专利技术涉及星载可展开抛物面天线结构的设计方法，特别是可展开抛物面天线索网结构的预拉力设计，应用于大口径星载抛物面天线的结构设计，具体是一种基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法。
技术介绍
随着太空活动的日益频繁，可展开抛物面星载天线受到更多的青睐，已经广泛地应用于导航、通信、探测等领域。环形桁架的星载抛物面天线主要分为五部分：前索网面、后索网面、纵向拉索、金属反射网、环形桁架等部分组成。前索网面背后附着金属反射网实现信号的接收与发送，因此，前索网面的结构性能是影响天线电性能的主要因素。完全依靠在索网结构上的金属反射网，对索网结构的稳定性及可靠性有着极高的要求，实现无线电波稳定地传输。可展开星载天线的结构设计目的寻找一组合适的绳索预张力来实现索网天线的自平衡并且该前索网面平衡状态最大地逼近所要求的抛物面型面，这就是星载天线的结构设计。索网天线结构是一个超静定结构，存在多种可能平衡状态。星载天线的张力均匀影响着索网天线主要结构性能。目前，关于星载天线索网结构的设计已经有了比较多的研究，其中以MorTerolle和H本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤101：根据天线结构性能要求，选择可展开星载天线偏置抛物面结构或者旋转抛物面结构，确定可展开星载天线的天线口径Da、可展开星载天线的焦距f，可展开星载天线的偏距d这些基本参数；步骤102：对可展开星载天线前、后索网面进行准测地线初始网格划分，得到索网天线的初始网格结构；同时，对可展开星载天线节点、索段及纵向拉索进行编号；步骤103：对可展开星载天线前、后索网面结构，通过的力密度迭代方法，使所有的索网面节点落在抛物面上；同时，对前、后索网面边界节点，进行边界索段重新连接，将其作为可展开星载天线索网结构设计的基础网...

【技术特征摘要】
1.基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤101：根据天线结构性能要求，选择可展开星载天线偏置抛物面结构或者旋转抛物面结构，确定可展开星载天线的天线口径Da、可展开星载天线的焦距f，可展开星载天线的偏距d这些基本参数；步骤102：对可展开星载天线前、后索网面进行准测地线初始网格划分，得到索网天线的初始网格结构；同时，对可展开星载天线节点、索段及纵向拉索进行编号；步骤103：对可展开星载天线前、后索网面结构，通过的力密度迭代方法，使所有的索网面节点落在抛物面上；同时，对前、后索网面边界节点，进行边界索段重新连接，将其作为可展开星载天线索网结构设计的基础网格构型；步骤104：根据步骤103得到的索网结构的基础网格构型，以前、后索网面索段张力及纵向拉索张力共同作为设计变量，以前、后索网面索段张力方差为目标函数，以边界节点固定为约束条件，实现整个索网结构最大张力比最小的目的；步骤105：确定可展开星载天线索网结构。2.如权利要求1所述的基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其特征在于，步骤102具体包括如下步骤：步骤201：根据步骤101得到的可展开星载天线索网结构基本参数，确定可展开星载天线索网结构的几何模型；步骤202：对可展开星载天线索网结构前、后索网面进行准测地线网格形式划分；步骤203：对索网结构前、后索网面、纵向拉索及索段连接关系进行编号。3.如权利要求1所述的基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其特征在于，步骤103包括如下步骤：步骤301：通过步骤101、102所确定的可展开星载天线的基本参数，得到可展开星载天线索网结构的初始结构；步骤302：通过力密度迭代方法，计算索网结构前、后索网面力密度系数，确定索网结构前、后索网面节点坐标位置：qj＝F/lj(1)式中，qj为编号是j的索段力密度系数；F为索网结构索段初始预张力；lj为编号是j的索段长度；Fj为编号是j的索段的预张力，Xi'为编号是i的节点X轴方向坐标，cj为与节点i直接连接的节点数；步骤303：通过步骤301、302得到初始找形后的索网结构，以索网结构中正六边形为有效反射面，进行边界索段与环形桁架重新连接，以减少边界节点的数量，满足环形桁架连接边界节点数量的要求。4.如权利要求1所述的基于索段张力方差优化的可展开星载天线索网结构设计方法，其特征在于，步骤104包括如下步骤：步骤401：通过步骤101、102、103所确定的可展开星载天线索网结构的基础网格构型，以此基础网格构型为基础，设计可展开星载天线索网结构；步骤402：以基础网格构型前索网面中心为坐标系原点，建立坐标系o-xyz，边界节点为固定约束节点，基础网格构型所有内部自由节点都处于平衡中，即AF＝0(3)式中，Ff、Fr及Fv分别表示星载天线前、后索网面索段及纵向拉索的张力向量；步骤403：为了设计出更加均匀的索网结构，定义索段张力为F＝F0+ΔF(4)则，公式(1)变化为，ΔF＝-A+AF0(5)式中，F0为构造的一个索段张力向量，ΔF为一个差值向量；其中，F0为式中，A+表示矩阵A的Moore-Penrose广义逆矩阵，nc和na分别表...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东武，郭王策，王欢，张涛，方栋，
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