基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法技术

本发明专利技术公开了基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法，结合天线的背架和天线座，根据温度保型原理设计连接背架和天线座的过渡结构；建立天线结构有限元模型，对有限元模型进行结构动力和静力分析，对分析结果进行处理，提取优化参数来建立优化模型；确定遗传算法采用的选择、交叉和变异算子方法，设定种群数、最大进化代数、交叉率和变异率的参数值，用APDL编写的遗传算法在ANSYS中对过渡结构进行优化，并输出优化结果；根据优化结果建立基于最优过渡结构的天线模型。本发明专利技术在保证天线结构刚度的基础上，有效减小了采用不同材料结构之间的热变形耦合对天线面型精度带来的影响，适用于对大型精密天线过渡结构的设计和优化。

【技术实现步骤摘要】
基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法
本专利技术属于天线过渡结构设计和优化
，特别涉及基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法。
技术介绍
大型精密天线的各子结构系统往往是由不同材料制成，不同材料之间热膨胀系数有所差异，其中部分复合材料的热膨胀系数具有各向异性，当环境温度改变时，这些复合材料的膨胀或紧缩比会呈现极端的不一致性，这将使得它们的连接处发生复杂的热形变耦合并产生附加应力，从而导致望远镜的反射面精度和指向精度变差。此外，天线尺寸一般跨度较大，即使天线结构各子结构都采用相同材料，日照方向、垂直温度梯度等环境因素的存在仍会使天线结构各子结构系统之间温度分布不均匀，其膨胀或紧缩比也会呈现不一致性，子结构系统之间还是会产生热形变耦合。大口径高精密太赫兹天线对反射面精度和指向精度的要求十分严格，通常要求面型精度优于10微米，指向精度优于2角秒，并要求精度长期保持稳定。但是不论多小的热型变耦合都会导致天线精度及其稳定性变差，尤其是在一些台址温度环境极端的情况下，如Atacama昼夜温差约达20℃，DomeA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：结合天线的背架和天线座，根据温度保型原理设计连接背架和天线座的过渡结构；/nS2：建立天线结构有限元模型，对有限元模型进行结构动力和静力分析，对分析结果进行处理，提取优化参数来建立优化模型；/nS3：确定遗传算法采用的选择、交叉和变异算子方法，设定种群数、最大进化代数、交叉率和变异率的参数值，用APDL编写的遗传算法在ANSYS中对步骤S1设计的过渡结构进行优化，并输出优化结果；/nS4：根据优化结果，建立基于最优过渡结构的天线模型，对天线整体进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：结合天线的背架和天线座，根据温度保型原理设计连接背架和天线座的过渡结构；
S2：建立天线结构有限元模型，对有限元模型进行结构动力和静力分析，对分析结果进行处理，提取优化参数来建立优化模型；
S3：确定遗传算法采用的选择、交叉和变异算子方法，设定种群数、最大进化代数、交叉率和变异率的参数值，用APDL编写的遗传算法在ANSYS中对步骤S1设计的过渡结构进行优化，并输出优化结果；
S4：根据优化结果，建立基于最优过渡结构的天线模型，对天线整体进行分析。


2.根据权利要求1所述的基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述的温度保型原理满足以下条件：一、在相同温度变化环境中，结构发生变形后其形状仍保持不变；二、连接点在平面上发生小位移而引起结构的变形极小，其中，所述的连接点为某一结构垂直于一个平面并与平面的交点。


3.根据权利要求1所述的基于APDL和遗传算法的天线结构温度保型优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21：选取某一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明珠，王海仁，左营喜，
申请(专利权)人：中国科学院紫金山天文台，
类型：发明
国别省市：江苏;32