本发明专利技术公开了环形网状可展开天线的制造误差预测方法，包括如下步骤：步骤1，确定网状可展开天线几何参数和材料参数；步骤2，设计环形网状可展开天线理论模型，统计模型信息；步骤3，分析天线索网结构的制造误差；步骤4，分析天线环形桁架结构的制造误差分析；步骤5，环形网状可展开天线的建立增量平衡方程；步骤6，计算反射面形面精度。采用本发明专利技术能够准确判断天线结构加工制造带来的误差对形面精度造成的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线制造，涉及环形网状可展开天线的制造误差预测方法。
技术介绍
1、在卫星通信、侦察等应用中，为了保证星载天线电性能满足人们的使用要求，往往会对天线反射面形面精度提出较高的要求，也就是保证加工制造后的实际模型与理论设计模型相一致。环形网状可展开天线作为星载天线的一种类型，因其质量轻，易折叠，收纳率高，易于实现大口径等优点，是目前国内外航天界应用最广泛的天线类型之一。但由于加工制造工艺的局限性，难免会产生一定程度的不确定性误差，使其精度恶化，甚至无法满足性能要求，且随着天线口径的增大，结构单元的增加，这些影响愈加严重。因此，很有必要研究如何基于环形网状可展开天线来分析加工制造过程中误差对形面精度的影响。
2、环形网状可展开天线主要由索网部分和环形桁架组成。索网部分是由众多的索单元组装而成，这使得其在加工制造过程中会频繁引入误差，最终导致反射面的形状精度恶化。环形桁架则用来支撑整个索网部分，同时为保证结构能够顺利展开，各零件之间需采用间隙配合，这会导致索网挂接点位置出现偏差。因此，如何考虑各部分因素对形面精度的综合影响，存在一定的困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供环形网状可展开天线的制造误差预测方法，采用该方法能够准确判断天线结构加工制造带来的误差对形面精度造成的影响。
2、本专利技术所采用的技术方案是，环形网状可展开天线的制造误差预测方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1，确定环形网状可展开天线几何参数和材料参数；
4、步骤2，设计环形网状可展开天线理论模型，并统计模型信息；
5、步骤3，分析天线索网结构的制造误差；
6、步骤4，分析天线环形桁架结构的制造误差；
7、步骤5，建立环形网状可展开天线的增量平衡方程；
8、步骤6，计算反射面的形面精度。
9、本专利技术的特点还在于：
10、步骤1中，几何参数包括：天线的口径d、反射面焦距f、反射面偏置距离p，天线高度h；材料参数包括：绳索的弹性模量e及横截面积a。
11、步骤2的具体过程如下：
12、步骤2.1，环形网状可展开天线理论模型包括索网结构和环形桁架结构，将索网结构分为网面索和调整索两个部分，并将有位置精度要求的网面索组成的网面称为反射面，无位置精度要求的网面索组成的网面称为其余网面；索网结构中两个节点之间连接的索为索单元，每个索单元均通过两个节点连接而成，各节点被分为与环形桁架相连的边界节点和不与环形桁架相连的内部节点，其中有一端为边界节点的索单元称为边界索，其余的索单元均为内部索；
13、步骤2.2，将步骤2.1中的内部节点和边界节点组成的集合分别用nodein、nodeb表示；将步骤2.1中的内部索、边界索和调整索组成的集合分别为elemin、elemb和elemad表示；
14、步骤2.3，设索网结构由m个索单元组成，m个索单元的预张力向量为t＝[t1,…,te,…,tm]t，其中，te为索单元e的预张力，m个索单元的长度向量记为l＝[l1,…,le,…,lm]t，其中，le为索单元e的长度，e＝1～m；
15、对于任意索单元e，单元的节点编号记为i和j，索单元长度le为：
16、le＝||ri-rj||
17、式中，ri、rj分别表示节点i和节点j的坐标；
18、任意索单元e的无应力索长l0e为：
19、
20、步骤3的具体过程如下：
21、步骤3.1，天线索网结构制造过程中，当对索段进行裁剪时，对于任意索单元e，将裁索过程中长度传感器、张力传感器和节点标记引入的误差分别记为δlce、δtce和δlbe，索段裁剪引入的索单元无应力索长误差为：
22、
23、式中，
24、步骤3.2，天线索网结构制造过程中，当对索段进行装配时，对于任意索单元e，索网装配过程引入的索单元无应力索长误差为：
25、
26、式中，g为网面节点两边金属卡扣之间的距离，d为索单元的直径；
27、步骤3.4，对于任意索单元e，索段裁剪和装配引入的总误差δl0e为：
28、
29、步骤4的具体过程如下：
30、步骤4.1，将步骤2.1环形网状可展开天线理论模型中的环形桁架结构导入3dcs软件中；环形桁架包括横杆、竖杆、斜杆、圆柱销、三向接头和五向接头；
31、步骤4.2，在3dcs软件中，对横杆添加杆长误差δlh＝[δlh1，…，δlhu]t，其中u为横杆总数目；对竖杆添加杆长误差δls＝[δls1，…，δlsq]t，其中q为横杆总数目；对斜杆添加杆长误差δlx＝[δlx1，…，δlxy]t，其中y为横杆总数目；
32、对杆件与接头、杆件与圆柱销分别添加配合间隙误差，用cftj＝[cftj1，…，cftjw]t表示杆件与接头之间的间隙误差，用cftp＝[cftp1，…，cftpw]t表示杆件与圆柱销之间的间隙误差，其中w＝u+q+y；
33、步骤4.3，环形桁架结构中每个竖向单元有三个索网挂接点，分别在竖杆和与竖杆相连的三向接头和五向接头上，选择其中某一个竖向单元作为基准杆，记为z-z′，该基准杆上的三个索网挂接点位置保持不变；基于该基准，通过3dcs软件分析得到所有索网挂接点的位置偏移量，记为δrb＝[δrb1，…，δrbi′，…，δrbnb]t，其中，δrbi′为索网挂接点i′的位置偏移量，nb为索网挂接点总数目。
34、步骤5的具体过程如下：
35、步骤5.1，对于任意索单元e，单元的节点编号记为i和j；建立单元e的增量平衡方程：
36、δfe＝kcveδre+ksveδl0e
37、式中，
38、
39、i3是3阶单位矩阵，δfi和δfj分别表示索单元两端节点的载荷增量；δri和δrj分别表示索单元两端节点的位移增量；
40、步骤5.2，建立索网结构的增量平衡方程：
41、δf＝kcv·δr+ksv·δl0
42、式中，
43、步骤5.3，将步骤5.2增量平衡方程中的节点载荷增量δf、节点位移增量δr和刚度阵kcv、ksv分别用矩阵分块的形式表示为：
44、
45、式中，δff表示内部节点载荷增量，δfb表示边界节点载荷增量；δrf和δrb分别表示内部节点和边界节点的位移增量；是kcv根据内部节点和边界节点进行分块重组后的子矩阵；是ksv根据内部节点和边界节点进行分块重组后的子矩阵；
46、步骤5.4，根据步骤5.2和步骤5.3将增量平衡方程表示为：
47、
48、步骤6的具体过程如下：
49、步骤6.1，基于步骤5.4中的增量平衡方程，令δff＝0，索网结构的内部节点位移增量δrf本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤1中，几何参数包括：天线的口径D、反射面焦距F、反射面偏置距离P，天线高度H；材料参数包括：绳索的弹性模量E及横截面积A。
3.根据权利要求2所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程如下：
7.根据权利要求6所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤6的具体过程如下：
【技术特征摘要】
1.环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤1中，几何参数包括：天线的口径d、反射面焦距f、反射面偏置距离p，天线高度h；材料参数包括：绳索的弹性模量e及横截面积a。
3.根据权利要求2所述的环形网状可展开天线的制造误差预测方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程如下：
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：元振毅，南天，杨癸庚，樊浩，魏方见，孔令飞，汤奥斐，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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