【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大型网状天线型面健康检测方法，具体涉及一种基于相关性分析的大型网状天线型面健康检测方法。
技术介绍
0、技术背景
1、作为关键航天器子系统，空间网状天线被广泛应用于深空探测、导航、气象等多领域任务中。然而在太空复杂载荷(如：高低温循环载荷、冲击载荷、辐照载荷等)的长期作用下，网状天线索网结构将会出现退化或失效等损伤，进而导致天线型面出现健康问题。为了大口径网状天线长期高效的完成在轨服役各项任务，需要发展网状天线型面健康检测方法，以实现对网状天线退化位置以及退化程度的高精度检测。
2、在现有适用于网状天线型面健康检测方法中，以采用动力学方法，检测网状天线周边桁架或连接位置损伤为主。然而这些方法忽略了绳索损伤对网状天线型面产生的显著影响。网状天线索网结构是直接支撑其型面的重要结构部件，当其在太空复杂载荷下出现退化或者连接位置滑移等，会使得型面发生显著劣化，可能导致整个系统的失效。另一方面，由于网状天线处于太空微阻尼环境中，当被施加动载荷时，振动能量难以短时间内耗散。由此可能使网状天线在较长时间内处于振动状态，会显著影响网状天线电性能。而目前对网状天线索网结构检测研究较少。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，通过在网状天线的张力索、前索网周边索以及后索网周边索中的关键位置嵌入力传感器，从而获取变化后的绳索张力值并将其输入网状天线型面健康检测算法中，实现对网状天线退化
2、为了实现上述目标，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，通过在网状天线的张力索、前索网周边索以及后索网周边索中嵌入力传感器，从而获取变化后的绳索张力值并将其输入网状天线型面健康检测算法中，实现对网状天线退化位置及退化程度的判断，并最终获得退化后的网状天线型面；从而使得网状天线能够在不采用动载荷激励的条件下实现退化位置、程度及退化后的天线型面的检测。
4、一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，具体包括以下步骤：
5、步骤1、根据网状天线未退化时的初始参数建立网状天线未退化模型；
6、步骤2、在网状天线张力索以及前索网周边索以及后索网周边索中嵌入力传感器，对张力数据进行采集，并实时监测绳索的张力tss；
7、步骤3、通过步骤2中力传感器监测的绳索张力数据，计算绳索张力变化值，并将各绳索张力变化与绳索张力作比；
8、步骤4、设定阈值，比较经步骤3计算得到的比值与阈值的大小关系；若存在大于阈值的比值则进入步骤5；若比值均小于阈值，则循环进行步骤2-4，直至存在比值超过阈值；
9、步骤5、设定当前循环次数为i＝1，并设定退化步长α(α∈[0.001,0.1])，将步骤1中未退化模型作为当前网状天线模型，即当前退化模型为mi-1；
10、步骤6、以当前网状天线模型为基础，计算不同退化方向的退化梯度；
11、步骤7、通过步骤6中计算得到的退化梯度数据，计算不同退化方向上产生一个退化步长时的绳索张力值；
12、步骤8、计算步骤2中实时监测的绳索张力与步骤6中的不同退化方向上绳索张力值的一致相关性系数；选取其中最大的相关性系数，并选取该相关性系数对应的退化方向，以及在该退化方向上退化单位退化步长后的绳索张力值；其中，退化方向代表了网状天线的退化位置，单位退化步长代表了此次循环中的退化程度；
13、步骤9、若循环次数i＝1时，令循环次数加1，即i＝i+1，并以步骤8中退化单位步长的模型作为当前模型，并重新执行步骤6-9；若循环次数i≠1，则执行步骤10；
14、步骤10、比较本次循环与前一次循环中相关性系数的大小关系，若本次循环中相关性系数大于前一次循环中的相关性系数，则以步骤8中退化单位步长的模型作为当前模型，并重新执行步骤6-10；若本次循环中的相关性系数小于前一次循环中的，则执行步骤11；
15、步骤11、输出前一次循环中的网状天线模型数据mi-1，包括天线型面以及发生退化的位置与程度
16、所述步骤1具体方法为：
17、根据网状天线未退化时的初始参数建立网状天线未退化模型；其中，初始参数包括：拓扑矩阵，初始传感绳索张力以及传感绳索张力差自由节点和固定节点的初始坐标，天线各绳索无预应力原长以及各绳索杨氏模量和截面积；建立网状天线未退化模型的初始函数为m0(dd0,tss0)，其中，描述网状天线部件退化位置及退化程度的参数为n为网状天线部件的总数量；部件的位置用编号表示，部件的退化程度由对应的数值表示，未退化时数值为1，完全失效时数值为0；部件的退化程度的取值范围为其中初始
18、所述步骤3的具体方法为：
19、通过步骤2中传感绳索张力tss，计算绳索张力变化值，
20、
21、将各传感绳索张力变化与绳索张力作比，
22、
23、其中，μ＝[μ1,…,μi,…]为张力比向量，及为张力差δts0中的元素，及为绳索初始张力中的元素。
24、所述步骤4的具体方法为：
25、设定阈值γ，比较步骤3中计算得到的比值μ中任一元素与阈值γ的大小关系；若存在μ中任一元素大于阈值γ则进入步骤5；若μ中任一元素均小于阈值γ，则循环进行步骤2-4，直至存在比值μ中任一元素超过阈值γ。
26、所述步骤6的具体方法为：
27、以当前网状天线模型mi-1为基础，采用阻尼牛顿迭代法计算不同退化方向的退化梯度
28、退化梯度的内涵为在第i个网状天线结构件中产生单位退化程度时，传感绳索张力的变化量；采用阻尼牛顿迭代法求解一个退化步长下的传感绳索张力变化即可。
29、所述步骤7的具体方法为：
30、通过步骤6中计算得到的退化梯度数据，计算不同退化方向上产生一个退化步长时的绳索张力值，即：
31、对应退化方向一的张力变化量为，而此时的绳索张力为对应退化方向二，而此时的绳索张力为…并依次类推。
32、所述步骤8的具体方法为：
33、计算步骤2中实时监测的绳索张力与步骤6中的不同退化方向上绳索张力值的一致相关性系数：
34、
35、其中
36、选取其中最大的相关性系数并选取相关性系数对应的退化方向，以及在该退化方向上退化单位退化步长后的绳索张力值；其中退化方向代表了网状天线的退化位置，单位退化步长代表了此次循环中的退化程度；并将该模型设定为mi。
37、所述步骤10比较本次循环与前一次循环中相关性系数的大小关系的具体方法为：
38、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，通过在网状天线的张力索、前索网周边索以及后索网周边索中嵌入力传感器，从而获取变化后的绳索张力值并将其输入网状天线型面健康检测算法中，实现对网状天线退化位置及退化程度的判断，并最终获得退化后的网状天线型面。
2.一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤1具体方法为：
4.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法为：
5.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤4的具体方法为：
6.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤6的具体方法为：
7.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤7的具体方法为：
8.根据权利要求2所述
9.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤10比较本次循环与前一次循环中相关性系数的大小关系的具体方法为：
10.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤11的具体方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，通过在网状天线的张力索、前索网周边索以及后索网周边索中嵌入力传感器，从而获取变化后的绳索张力值并将其输入网状天线型面健康检测算法中，实现对网状天线退化位置及退化程度的判断，并最终获得退化后的网状天线型面。
2.一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤1具体方法为：
4.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法为：
5.根据权利要求2所述的一种基于相关性分析的网状天线型面健康检测方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘思鸣，谢石林，张帅华，潘武慧，李云飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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