展開天線結構動力學和振動控制分析.pdf

1、展開天線結構的快速發(fā)展和智能材料的應用對于結構的自適應性有了很高的要求，但展開天線結構振動復雜，建模困難，模態(tài)密集和柔性大的特點，給振動控制帶來很大的挑戰(zhàn)。以往減振主要集中在被動控制上，但是展開天線結構較輕并且在振動過程中，桿件軸向伸縮變形很小，且被動控制只在共振區(qū)內才有良好的減振效果，也不具有自適應的功能。主動振動控制系統(tǒng)由傳感器、致動器和控制器等組成，控制器通過一定的算法將控制律施加在主動桿上，從而起到振動控制的效果。
　　

2、 對于主動振動控制器的設計，傳統(tǒng)上的控制算法是以速度和位移作為系統(tǒng)的輸入量，但速度和位移難以觀測，給實際應用時帶來了較大的誤差。本文在振動狀態(tài)空間方程的基礎上，對其進行矩陣運算，形成以加速度為系統(tǒng)輸入的狀態(tài)微分反饋控制方程。構造具有約束條件的目標函數，根據Lagrange乘子法和泛函極值運算確定了狀態(tài)反饋矩陣和狀態(tài)反饋估計值，從而構造了閉環(huán)的狀態(tài)微分控制算法。根據此算法對一直徑為2m的環(huán)形展開天線進行了振動控制仿真和實驗，利用時域內的模

3、態(tài)參數識別方法，對控制效果進行了評價，并以一三層剪切型框架結構為對象，對狀態(tài)微分控制算法和傳統(tǒng)的LQR算法進行了控制效果的對比分析。結果表明，利用狀態(tài)微分控制算法在空間結構上的振動控制是可行的，且減振效果明顯，不差于傳統(tǒng)的LQR控制算法，根據此實驗和分析可得知，狀態(tài)微分控制算法適用于傳統(tǒng)的結構。對于展開天線結構也同樣進行了實驗，由于實驗樣機加工過程中精度較差，存在大量的間隙，因此使得在分析時較難以準確描述結構對象，實驗效果低于一般傳統(tǒng)結

4、構的減振效果，為了提高展開結構的減振效果，可以提高展開結構的加工精度并且明確展開結構中間隙對于結構對象描述時的影響。
　　 本文在振動狀態(tài)空間方程的基礎上，對其進行矩陣運算，形成以加速度為系統(tǒng)輸入的狀態(tài)微分反饋控制方程。構造具有約束條件的目標函數，根據Lagrange乘子法和泛函極值運算確定了狀態(tài)反饋矩陣和狀態(tài)反饋估計值，從而構造了閉環(huán)的狀態(tài)微分控制算法。針對特定的結構，利用狀態(tài)微分控制算法對其進行了振動控制分析，結果表明該狀態(tài)