多传感器信息融合的天线促动器故障诊断

促动器作为天线主动面的唯一调整装置,是保障天线反射面精度的关键部件,因此对促动器健康状态的监测至关重要。文中针对单个传感器诊断存在数据维度有限且现有工程数据稀缺的问题,提出了一种连续小波变换与组归一化并行卷积神经网络(Continuous Wavelet Transform-Group Normalization Parallel Convolutional Neural Networks, CWT-GPCNN）的故障诊断方法。首先建立CWT-GPCNN的故障诊断模型,引用组归一化技术加快网络收敛速度并提高诊断精度;然后通过评估超参数对模型性能的影响,确定诊断的最佳模型;最后,采用促动器传动系统实验数据集对所提方法进行验证,实验结果表明所建模型具有较好的泛化能力及多传感器融合的优越性。文中对多传感器融合与单传感器的诊断性能进行了比较,结果证明了多传感器融合诊断的优越性。此外,还对CWT-GPCNN模型与其他3种信息融合模型进行了比较。CWT-GPCNN模型的准确率高达93%,表明它具有良好的诊断性能。     

一种轴对称反射面天线温度场实时预估方法

针对反射面天线多工况及太阳位置时变而导致温度场无规律分布问题,根据反射面天线轴对称的特性,将温度场描述为太阳光线与口径面夹角的函数,提出一种实时预估天线温度场的方法。建立天线热分析模型,在垂直口径面的某个平面内,计算太阳光线与口径面不同夹角时天线温度分布规律并建立温度数据表;根据当前工况查表获得相应温度分布并对其进行旋转变换,由实测数据对其进行修正,从而获得当前时刻天线温度场的估计值。以某7.3 m口径Ka波段轴对称反射面天线为工程案例,对仿真温度和实测温度分别进行预估,预估温度与仿真、实测温度均吻合较好。结果表明该方法简单、快速、有效,可用于轴对称反射面天线热变形的实时补偿,对天线结构设计亦有一定参考价值。     

主动主反射面天线促动器调整量计算与误差分析

主动主反射面天线通过调整安装在面板下方的促动器来提高表面精度,现有的促动器调整量计算方法多数忽略了面板弹性变形对调整精度的影响。文中通过力学仿真模拟来表征促动器调整过程对面板自身弹性变形的影响。首先,构建单块反射面面板变形拟合模型,并对拟合模型的权重进行优化,进而推导出整个反射面的变形拟合模型;其次,考虑到实际工程中相邻面板共用促动器,因此对促动器编号进行归并,进而推导出相邻面板共用促动器时促动器最佳调整量的计算模型。为了验证面板变形拟合模型的计算精度,分别从拟合模型的变形表征能力和促动器调整量的计算精度两个方面开展仿真验证工作,并从促动器调整误差和促动器故障两个方面分析促动器调整误差对反射面调整精度的影响,为工程中评估促动器调整精度提供参考。     

大型可展开天线与卫星的热致耦合动力学分析

以带有大型环形可展开天线的航天器为研究对象,采用有限元法,对大型可展开天线进行了在轨进出阴影区的瞬态温度求解;并基于卫星-天线刚柔耦合动力学模型,将时变温度场等效为时变热载荷加载到天线上,对整星系统的热致耦合动力学响应进行了数值模拟。结果表明,天线进出阴影期间,自身温度梯度主要存在于迎光侧与背光侧之间,并基于此可估算出天线的热响应特征时间;时变热载荷会导致天线结构和卫星姿态发生明显的振动响应,天线结构振动响应主要集中在第一、二阶固有模态上,卫星则会发生低频姿态振荡运动;该方法可以合理地预测大型可展开天线系统的热致耦合动力学响应。     

大型相控阵天线结构与调整机构一体化设计

针对某大型相控阵天线自重大、加强筋安装位置受限等特点导致天线阵面精度难以保证的工程背景,进行相控阵天线阵面结构方案优化设计。考虑到大型阵面的自重变形导致的柔性特点,提出综合考虑阵面变形后平面度和调整机构精度的一体化优化设计模型,对调整机构支腿的布局进行了优化设计。同时,考虑到加强筋安装位置和型材受限,利用连续化过滤函数,使得型材变量与连续变量进行映射,将离散变量拓扑优化转换为连续变量拓扑优化求解,提高了求解效率,降低了求解的规模。采用上述方法对某大型相控阵雷达进行了案例验证,收到满意的结果。     

基于改进模糊综合评价法的射电望远镜可靠性评估

射电望远镜的可靠性问题广泛存在于射电望远镜设计、制造、正常工作等整个全寿命周期,对其子系统进行可靠性评估与可靠性指标分配是射电望远镜设计阶段的关键步骤。文中从射电望远镜的可靠性评估与可靠性指标分配出发,提出了一种基于粒子群优化层次分析的模糊综合评价模型,并基于此模型从多指标综合模糊评价角度对射电望远镜的子系统进行了可靠性评估与可靠性指标分配。可靠性评估分配结果表明射电望远镜子系统中可靠性评估最低的是主反射面系统,需要根据评估结果分配较高的可靠性指标并针对性地提高其可靠性以提高系统的整体可靠性。     

远场反推变形反射面天线馈源调整量

针对构造最佳吻合抛物面需要事先准确获取反射面变形这一不足,提出一种从远场确定馈源调整量的方法．应用口径场法显式表达出远场对变形反射面最佳吻合参数的灵敏度,将远场和最佳吻合参数用超定线性方程组联系起来,通过测量远区电场,并基于奇异值分解法近似反推出主面变形信息,进而求出馈源调整量．此方法无需事先知道反射面变形信息,两组仿真案例也表明了该方法的正确性和对变形反射面天线补偿的有效性．     

大口径射电望远镜伺服时滞因素分析及其预测补偿控制

射电望远镜控制系统是一个多变量复杂系统,伺服系统中的摩擦、齿轮间隙等众多时滞因素严重影响着射电望远镜系统的精度和稳定性。文中针对大口径射电望远镜伺服控制系统中的时滞因素进行研究。以模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）为主控器,利用模糊比例–积分（Proportional-Integral, PI）控制结合Smith预估器解决时滞因素带来的影响,并利用所提出的控制方法对射电望远镜的位置控制系统进行时域分析。研究结果表明,在时滞因素影响下,大口径射电望远镜伺服控制系统依旧可以保持稳定,超调量为0.6%,稳态误差小于0.15%,满足大口径天线1.39%的指向精度要求。     

混合面板反射面天线促动器布局与结构优化设计

文中针对大型主动主反射面天线在满足工程精度要求时存在形面精度冗余和成本高昂的问题,提出一种主动面板和非主动面板混合安装的反射面天线设计思想。首先,基于反射面变形区间安装主动面板和非主动面板,分析混合面板反射面天线的形面调控策略;然后,分别以天线质量为约束、以天线形面精度为目标以及以天线形面精度为约束、以天线质量为目标进行天线结构优化设计。结果,某35 m反射面天线在满足精度要求的情况下背架结构质量下降了20.4%,在满足背架结构质量要求的情况下形面精度提升了18.7%。这充分证明了该设计思想在大口径、高精度反射面天线设计中的可行性和有效性。