摘要：为同时兼顾千米量级尺度空间太阳能电站聚光系统的在轨发射安装难度、光学收集效率、稳定性及结构工艺等多方面的因素,提出采用基于球面正多面体的经纬线划分法模块化构建球形聚光器。该方法不仅可实现基础划分单元分布均匀、规格种类少,降低在轨构建与运载发射难度。而且只要合理控制弧高等分数和基础划分单元的口径就可以同时保证聚光系统的光学收集效率。理论与仿真结果显示,当弧高等分数为24时,该划分法共有25种基础单元件,整个球面被分成5762块。并且此时模块化构建的实际球形聚光器的光学收集效率与理想球面相比基本保持不变,解决了太阳能电站聚光系统设计中存在的关键问题。

摘要：针对现有RainCube立方星伞状天线展开冲击大、同步性差、难以重复展收的问题,提出了一种两级可重复展收立方星伞状天线展收机构创新方案,实现了对伞状天线主面根肋、尖肋和副面的重复展收。该展收机构由根肋、尖肋、电机、丝杠丝母、拉索、弹簧、扭簧等组成。通过电机与丝杠丝母相结合、拉索与扭簧相结合、拉索与弹簧相结合分别实现对天线主面根肋、尖肋和副面的同步可控展开及收拢。在对天线关键机构部件运动学分析的基础上,完成了天线展开与收拢过程的轨迹仿真。设计并制作了两级可重复展收立方星伞状天线原理样机,通过原理样机试验验证了所提展收机构创新方案的可行性。

摘要：针对大口径可展开天线中柔性因素带来的展开过程振动问题,提出一种基于滤波的解耦控制方法。利用瑞利—里兹法构造的假设位移场对变形体进行离散,结合拉格朗日方法建立天线的展开过程多柔体动力学模型。根据动力学分析和展开轨迹的谱分析结果,应用低通滤波器将天线运动反馈分解为纯刚体运动和由柔性因素引起的振动两部分。基于机构的瞬时结构分析,将机构基频与结构基频的概念联系起来,并确定滤波的截止频率。针对两部分反馈信号的特点,分别设计刚性控制器和柔性控制器。刚性控制器保证天线按照预先设计的轨迹展开,柔性控制器用于抑制柔性振动产生的影响。讨论两组控制器增益参数的耦合关系,并基于信号能量相关性分析提出控制器增益参数选取的准则。仿真结果说明该方法的可行性和合理性。

摘要：周边桁架式可展开天线的展开过程涉及复杂的动力学问题,对天线展开过程的研究有助于展开天线的设计、研制和优化。综合考虑天线展开过程中桁架结构的柔性变形和索网结构的变拓扑特征,建立了周边桁架式可展开天线展开过程的动力学模型。首先采用绝对节点坐标法的梁单元对外桁架结构建模,然后引入过渡函数来描述索段由松弛到张紧状态的转变,最后建立了周边桁架可展开天线的系统动力学方程。对天线进行动力学仿真分析,结果表明该方法能有效地分析天线的展开过程,桁架结构在内部索网张力的作用下会产生柔性变形,对驱动力和展开速度产生显著的影响。

摘要：静电成形薄膜反射面天线是一种新型天线结构,其反射面形面精度是天线性能的重要指标,深入研究薄膜反射面成形中存在的误差因素并将其分类为原理误差和制作误差,制作误差主要包括拼接误差、粘贴误差和边界误差。基于有限元思想实现反射面成形模拟得到原理误差;拼接误差可通过膜面设计处的转动和径向平移来数值表示;粘贴条近似等效为索单元,设置不同的索应力来模拟膜面粘贴误差;边界误差以裙边索力误差表示。基于上述误差分析提出反射面的裁剪线布局优化模型,分环数目、每环裁剪数目、电压值作为优化变量,反射面的形面精度作为优化目标同时保证膜面不褶皱。优化模型中包含连续变量和整形变量具有高度非线性,传统梯度方法难以找到最优解,因此使用梯度法和遗传算法相结合的优化方法来解决。最后以0.55 m薄膜反射面天线模型为算例来验证优化模型的有效性。

摘要：以含间隙的曲柄滑块系统为研究对象,分析其在考虑铰间摩擦力及系统参数具有随机性时的动力响应问题。基于Lagrange方程建立了系统的动力学模型,利用BP神经网络法给出了系统随机参数与动力响应之间的近似函数关系式。在此基础上,利用矩法求解系统动力响应的数字特征,获得统计意义下的解。通过算例,考察了系统物理参数和几何参数的随机性对系统动力响应的影响,并验证了所建模型和方法的合理性和可行性。研究结果表明,系统参数的随机性不可忽略,在参数变异系数相同的情况下,间隙的随机性对系统动力响应的影响较大。

摘要：为研究太阳能收集系统在未来空间太阳能电站(SSPS)中的发展和应用,对比和分析国内外典型系统设计方案的结构特点、光收集特性及优、缺点,展望空间太阳能电站太阳能收集系统的发展趋势,并提出对新材料、新结构、新技术、新理论和新方法的发展和应用需求。

摘要：研究了含有区间参数梁结构在温度载荷和力载荷共同作用下的动力响应问题,考虑材料变形与传热的相互影响,建立了梁在热弹耦合下的动力学有限元模型,并给出对结构瞬态热传导方程与动力学方程进行相互交替迭代求解的计算方法。针对结构响应不确定性问题,以不确定参数作为约束变量,通过寻求结构响应函数的区间范围,将区间问题转化为优化问题,并利用遗传算法给出了结构响应函数的区间界限。通过算例结果与概率有限元方法的计算结果比较,表明文中所提出方法的可行性和有效性,并获得在热弹耦合作用下梁结构的固有振动频率有所增加,而振动响应振幅则逐渐减弱的结论。该方法只需已知不确定参数所在范围的界限,而无需其他统计信息,为解决区间参数热弹耦合梁问题提供了一种途径。

摘要："中国天眼"——500 m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)日前已投入使用,其独创的光机电一体化馈源支撑方案使得结构重量降低2个数量级。在6根柔索对馈源舱进行初步定位的基础上,舱内的AB轴机构和精调Stewart平台支撑起馈源平台,并进行实时位姿补偿以实现馈源对天文目标的高精度跟踪。为避免通过各级驱动关节反馈值计算馈源平台位姿时,不能反映杆件弹性变形、铰链间隙引入的馈源平台误差,提出一种基于线驱动并联机构的馈源平台6自由度位姿直接测量方法,研究了测量系统的数学模型,利用机构构型的特点简化了线驱动并联机构的位姿正解算法。通过将简化后的位姿正解算法与传统6自由度机构位姿正解算法进行对比,验证了该方法的有效性和实时性;进一步分析了基于该方法的测量系统误差来源,得出了机构参数的误差映射关系。数值仿真结果表明:基于线驱动并联机构6自由度位姿测量系统具有误差平均效应,通过拉线连接点优化布局能够达到0.5 mm和0.025°的测量精度。

摘要：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。