【技术实现步骤摘要】
一种相控阵天线阵面变形主动调整机构及其控制方法
本技术属于天线结构领域，具体涉及一种用于补偿相控阵天线阵面变形的主动调整机构，以及基于该机构的控制方法。
技术介绍
相控阵天线阵面是相控阵雷达的重要组成部件。大口径、轻量化、高集成度是相控阵天线的发展趋势，大口径和轻量化导致相控阵天线结构刚性降低，柔性增加，电子元器件的高集成度又使得天线阵面热量急剧增加对阵面产生热载荷，于是在重力和热的作用下，天线阵面的形状产生变形，这进一步导致天线的增益降低，副瓣电平增高，使得天线的性能下降，进而影响整个系统指标。为此，通过在阵面结构背面安装调整机构，通过调整系统的工作，保证天线阵面的形状满足要求，因此，形状主动调整系统的方案就成为解决阵面保形问题的一种可行性方法。目前，采用主动调整机构抑制相控阵天线变形的方法在国内外均未见到报道。但是，采用主体调整机构调整天线面板变形已经在美国GBT110米射电望远镜以及我国FAST主动反射面板上得到了应用。GBT100射电望远镜为了抑制重力对反射面结构变形的影响，将整个面板分割为很多个独立的子面板...
【技术保护点】
1.一种相控阵天线阵面变形主动调整机构，其特征在于；包含天线阵面(1)、阵面安装法兰(2)、伸缩支撑杆(3)、直线驱动装置(4)、背架安装法兰(5)、天线背架(6)；直线驱动装置(4)的外壳通过背架安装法兰(5)固定在天线背架(6)上；直线驱动装置(4)的驱动端部分与伸缩支撑杆(3)固定安装；伸缩支撑杆(3)通过阵面安装法兰(2)连接天线阵面(1)。/n
【技术特征摘要】
1.一种相控阵天线阵面变形主动调整机构，其特征在于；包含天线阵面(1)、阵面安装法兰(2)、伸缩支撑杆(3)、直线驱动装置(4)、背架安装法兰(5)、天线背架(6)；直线驱动装置(4)的外壳通过背架安装法兰(5)固定在天线背架(6)上；直线驱动装置(4)的驱动端部分与伸缩支撑杆(3)固定安装；伸缩支撑杆(3)通过阵面安装法兰(2)连接天线阵面(1)。
2.根据权利要求1所述的一种相控阵天线阵面变形主动调整机构，其特征在于：直线驱动装置(4)可进行直线伸缩运动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种相控阵天线阵面变形主动调整机构，其特征在于：阵面安装法兰(2)、伸缩支撑杆(3)、直线驱动装置(4)、背架安装法兰(5)的数量和安装位置没有具体限制。
4.根据权利要求2所述的一种相控阵天线阵面变形主动调整机构，其特征在于：所述机构的主动调整控制策略为具有线性二次最优控制的离散多变量解耦PI控制方法。
5.一种相控阵天线阵面变形主动调整机构的控制方法，其特征在于：基于相控阵天线阵面的有限元模型和主动调整机构的离散状态空间表达式，建立了LQR的离散多变量解耦PI控制器；
步骤1：在商用有限元软件中建立阵面调整系统的有限元模型，获得阵面结构的各阶模态；
步骤2：在阵面调整系统有限元分析模型中，得到面板节点各阶的模态坐标，进而通过多项式拟合获得各阶模态曲面的数学表达式ψi(x,y)；
步骤3：根据弹性变形理论，天线反射面变形方程为：
其中，ψi(x,y)是坐标x,y处的第i阶模态函数值；qi(t)是在t时刻的第i阶模态坐标；n为选取的模态阶数；
步骤4：天线阵面结构变形的变形能表示为：
其中，D为抗弯刚度；μ为泊松比；ω为此时的曲面挠度；Ω为面板的区域；
步骤5：直线驱动装置的广义虚功为：
其中，τp为第p个直线驱动装置输入力；qi(t)是t时刻的第i阶模态坐标；第p个直线驱动装置所处位置的第i阶模态函数；
步骤6：根据能力守恒可得Δ＝-P+W；
步骤7：根据哈密顿原理可以得到：
步骤8：对上式经过整理后可以得到：
步骤9：将其用矩阵形式表达KX＝Bτ，其中，X＝[q1,q2,q3,…,qN]T(1,N)对应所选的1-N阶模态位移；τ＝[τ1,τ2…τm]T是主动调整系统的直线驱动装置的输入力，K为N×N维的刚度矩阵，B为n×m维的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李珂翔，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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