星载智能天线结构的机电热耦合优化分析

基于提高星载智能天线电性能和降低作动器能耗的目的,提出了一种以天线增益和作动器能耗为目标函数的结构、电磁、热耦合优化模型,其中约束条件包括杆件结构强度、作动器结构强度和作动器主动行程等,并把太阳热辐射作为初始外载荷.8m天线在六种不同工况下的耦合优化分析结果证明了该机电热耦合优化模型的有效性.     

大型空间桁架面天线的结构 —电磁耦合优化设计

 由于载荷变化及各种随机干扰,大型空间桁架面天线必须保持非常精确的形状.基于提高空间天线电磁性能以及降低作动器能耗的目的,结合大型空间桁架天线结构的特点,建立了以天线轴向增益和作动器能耗为目标函数,以结构强度、作动器变形和轴力为约束条件的多目标优化模型.数值试验结果表明,结构—电磁耦合优化设计模型只需较低的作动器能耗,就能明显提高天线电性能,很好地满足了天线结构与电磁设计要求.     

面天线结构机电综合优化设计

运用天线机电耦合理论，对面天线结构进行机电综合优化设计。建立了以天线增益为目标的结构多工况优化模型，基于可行方向法，编制了具有一定通用性和工程实用价值的优化程序。优化过程中采用可视化监控、暂停和变量冻结的技术。对在自重载荷作用下的16m口径圆抛物面天线结构进行了优化设计，结果表明该优化程序收敛快、稳定性好。     

基于GRECO的单馈源宽角赋形反射面天线的设计

提出了利用图形电磁计算方法进行赋形反射面天线的设计。利用NURBS对任意的赋形反射面天线进行建模，通过改变控制点改变模型局部的形状，易于对相位优化，在设计过程中实时的对测试结果进行监控，随时对反射面天线进行调整，以接近设计指标；自动完成对抛物面天线的精密剖分；在抛物面天线方程不知的条件下，易于通过光照获得表面法矢。     

某抛物面天线结构仿真与优化设计

本文以某抛物面为例,利用COSMOS对该天线模型进行FEA仿真,并根据仿真结果对设计进行优化,改进该抛物面天线的结构,改善其工艺性能。     

基于压电材料的智能天线结构控制实验研究

基于dSPACE半物理仿真系统和所研制的压电作动器,设计并构建了智能天线结构实验平台,进行了变形控制实验研究。实验中采用比例积分微分(PID)闭环控制法,分别作了结构节点的变形恢复、扰动时位置的保持和阶跃位移的实验。结果表明,在所给的实验条件下,基于压电材料可实现对智能天线结构变形的控制,作动器控制变形量最大可达166μm,绝对位置控制精度达到±0.4μm。     

融合智能算法和代理模型的天线快速优化平台设计

电磁仿真软件作为天线设计的主要工具,针对其内置的优化器在优化效率、支持优化类型以及优化结果可用性上的问题,提出建立一种天线快速优化平台的解决方案。该平台采用Ansoft HFSS和Matlab联合仿真,并基于天线优化流程提供友好的图形化操作界面;融合前沿的智能优化算法和代理模型方法,用于处理天线多目标优化问题并生成Pareto最优解集;同时为其他复杂天线执行性能优化提供参考。小型多频段平面单极子天线设计实例表明,该平台能够实现多参数天线结构的快速优化,提高天线设计的效率。     

星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验

针对微小卫星对星敏感器的特殊要求,结合星敏感器特殊的工作性能和环境,采用拓扑方法对星敏感器支撑结构进行多目标优化设计并进行有限元分析和试验。首先,对模态分析和随机振动响应的基本理论进行介绍,推导出多目标拓扑优化的表达公式;其次,以支撑结构的体积最小和星敏感器在支撑结构上的四个安装点RMS值最小为目标,以最低自振频率为约束,建立支撑结构的拓扑优化模型,利用OptiStruct软件对其进行拓扑优化设计;然后利用MSC.PatranNastran有限元分析软件对优化后的支撑结构进行模态分析和随机振动响应分析,得到基频为327 Hz ,安装点RMS值的放大率最大为1.55;最后,对支撑结构进行振动试验,试验结果和有限元分析结果的相对误差最大为6.68%,二者吻合较好,该星敏感器支撑结构满足微小卫星对其性能指标的要求。     

基于太赫兹ISAR图像序列的空间目标抛物面天线载荷指向估计（英文）

为了监视空间目标的工作状态,开展了基于多视角太赫兹逆合成孔径雷达(ISAR)图像序列的抛物面天线载荷指向估计研究。提出了一种空基太赫兹雷达成像体制,可以实现高轨卫星目标和小卫星目标的监视。由于圆形的抛物面天线边缘沿着任意观测平面的投影均为椭圆,提出了一种改进的随机霍夫变换方法,可以实现太赫兹ISAR图像中椭圆成分的自动检测和参数提取。为了确保指向估计算法的效率、精度和鲁棒性,提出了一种两层估计算法。首先估计抛物面天线边缘的三维圆心坐标和半径,将估计得到的参数作为先验信息,通过求解一个最小化椭圆短轴长度和椭圆倾角联合误差的最优化问题实现对天线载荷指向的估计。卫星模型的电磁散射数据证明了所提出的抛物面天线载荷指向估计方法的有效性。     

盆架状压电宏微平面作动器半解析性理论建模

为丰富宏微平面运动装置形式,该文提出了盆架状压电作动器。设定盆架状结构的一阶面内对称弯振模态和二阶反对称纵振模态为工作模态,利用粘附于盆架状作动器表面的压电陶瓷激发工作模态振动,迫使驱动足同时沿xOz、yOz面做椭圆轨迹行进以推动移动体。根据传递阵力学原理,构造作动器各单元的振动传递方程,在确定各单元间连接与传递条件及作动器压电边界条件基础上,建立了作动器的半解析性机电耦合传递矩阵模型,编制了模型的解算程序。建立作动器的多目标优化数学模型,求得其优化结构尺寸。为印证半解析理论模型,还构建了作动器的机电耦合有限元数值模型。传递阵模型与数值模型解得的作动器工作模态频率差分别为177 Hz和191 Hz,求取驱动足在x、y、z向的振幅分别为2.95μm、3.27μm、1.37μm及3.12μm、3.61μm、1.82μm,表明了半解析模型的有效性。结果表明,该文提出的结构设计与驱动原理相结合的作动器分析方式,为优化压电作动器性能开启了新思路。