周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

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某索网天线双环桁架的结构设计、分析及优化

某索网天线双环桁架的结构设计、分析及优化某索网天线双环桁架的结构设计、分析及优化一、引言随着科技的发展，无线通信技术在我们生活中起到了越来越重要的作用。

而天线作为无线通信技术的关键部分之一，其性能直接影响着通信质量和覆盖范围。

某索网天线双环桁架作为一种新型的天线结构，因其结构简单、重量轻、抗风能力强等优点逐渐受到研究者的关注。

本文旨在对某索网天线双环桁架的结构进行设计、分析和优化。

二、结构设计某索网天线双环桁架由大直径铁索和小直径铁索组成，其中大直径铁索连接桁架的上下两个环，小直径铁索则连接桁架内部并与大直径铁索之间形成一个小环。

桁架由多个相互连接的桁架杆件构成，形成一个强度和刚度均能满足要求的桁架结构。

该结构的设计要求必须考虑到天线的工作频率、使用环境、连接方式等多个因素。

首先，根据天线的工作频率，确定天线直径和桁架杆件的长度。

其次，考虑到使用环境对天线的抗风能力要求，需要设计合适的连接方式和合理的结构设计。

最后，通过有限元分析对设计的桁架结构进行验证，确保其满足抗风能力和强度刚度的要求。

三、结构分析某索网天线双环桁架的结构分析主要包括静力学分析和模态分析两个方面。

静力学分析是为了研究桁架在正常工作状态下的承载能力。

通过对各杆件的受力分析，计算出桁架结构的受力情况，进而得出承载能力。

模态分析是为了研究桁架在自然频率下的振动特性。

通过对桁架结构的模态分析，可以确定桁架主要的振动模态，进一步确定桁架在使用过程中的工作频率范围，避免任何共振或谐振现象的发生。

通过对某索网天线双环桁架进行有限元分析，可以得到桁架结构的应力分布和位移情况，进一步确定桁架的结构合理性和稳定性。

四、结构优化基于对某索网天线双环桁架的结构分析，可以针对其存在的问题进行优化。

首先，可以通过调整桁架的杆件形状和布局，优化结构的刚度，提高桁架的整体稳定性和抗风能力。

其次，可以通过选择合适的材料和合理的连接方式来降低桁架结构的重量，提高天线的轻量化和便携性。

桁架可展天线展开过程分析、控制及试验概要

桁架可展天线展开过程分析、控制及试验可展桁架天线结构作为一种新型结构形式,近些年来在宇航和军事工程等领域的应用越来越广泛,论文首先查阅了国内外大量相关文献,总结了国内外空间可展开结构的应用情况及其展开过程分析、控制及试验测试的研究现状。

为了得到天线展开过程节点的速度、加速度等动力学特性,必须对天线的展开过程进行测量。

本文对非接触式的计算机视觉测量方法进行了研究,并将其应用在环形桁架天线和四面体可展天线的展开过程测试中。

展开过程控制是大型可展天线研究的重要内容,本文对四面体构架式天线进行了展开过程动力学分析,为了减小天线节点在展开过程中的速度、加速度,提出了对节点施加主动力的控制方案,并在实验室双圈天线模型的基础上就该方案进行了展开过程控制试验及测试。

测试采用非接触式计算机视觉测量系统,通过MATLAB程序对视频跟踪所得数据进行处理和分析,得到了展开过程中天线节点的速度,加速度。

试验结果表明,通过所施加的控制方法,有效地减小了天线节点在展开过程中的速度、加速度,从而降低了天线对星体的冲击力,验证了控制方法的可行性。

对本教研室设计的动态索张力测量仪进行了标定试验,得到了测量误差,并进行了误差分析,针对实际测量中存在的问题提出了改进方案。

对实验室的十二边环形桁架天线模型进行了展开过程动力学分析,求得结构展开运动过程中节点的速度、加速度。

在展开过程动力学分析的基础上提出了动能按余弦规律变化的控制方案,并就该控制方案进行了展开过程试验。

试验过程中采用了非接触式的计算机视觉测量系统,避免了在天线上安装传感器对天线结构造成的影响。

同主题文章[1].陈向阳,关富玲. 可展桁架结构展开过程分析' [J]. 应用力学学报. 2002.(02)[2].徐彦,关富玲. 可展开薄膜结构折叠方式和展开过程研究' [J]. 工程力学. 2008.(05)[3].孙柏涛,赵振东,林均岐. 城市震害时空序列的展开过程分析' [J]. 自然灾害学报. 1996.(04)[4].吴明儿,项平. 含刚性体可展开结构的准静态展开分析方法' [J]. 力学季刊. 2009.(04)[5].王峰. 广义逆在可展天线结构动力学分析中的应用' [J]. 机电产品开发与创新. 2008.(03)【关键词相关文档搜索】：结构工程; 空间可开展结构; 天线; 桁架; 四面体; 环形桁架; 展开过程; 控制; 计算机视觉; 测量; 测试; 动态索张力; 标定【作者相关信息搜索】：浙江大学;结构工程;关富玲;刘亮;。

周边桁架式可展开天线展开分析与控制

第３５卷第１期
２０１４年１月
宇航
学
报
Ｖｏ１．３５Ｎｏ１
．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ
Ｊａｎ开天线展开分析与控制
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＡｎｌｙａｓｉｓｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＤｌａｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：Ｖ４１４文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — １３２８（２０１４）０１－００６１０８－
ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — １３２８．２０１４．Ｏ１．００８
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｈｏｏｐｔｒｕｓｓｄｅｐｌｏｙａｂｌｅａｎｔｅｎｎａｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｓｐｅｃｉｉｆｃｓｔｕｃｒｔｕｒｅｏｆｔｕｓｒｓｎｏｄｅｅｌｅｍｅｎｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｅｘａｃｔｌｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｕｌｌｅｙｓｏｎｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｎｏｄｅａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔａｎｇｌｅａｎｄａｎｕｍｅｉｃｒａｌｍｅｔｈｏｄｏｒｆｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｃｏｍｍｏｎｔａｎｇｅｎｔｏｆｔｗｏｓｐａｃｅｐｕｌｌｅｙｓ，ａａｃｃｕｒａｔｅｍｅｔｈｏｄｏｒｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｒｏｐｅｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｕｉｒｎｇｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎｄａｌｓｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｉｖｒｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．ｓ０ｔｈａｔｔｈｅｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓｐｒｏｖｅｔｈｅｖｌｉａｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄａｐｐｌｉｅｄｉｎａｇｅｎｅｒａｌｒｏｐｅ — ｐｕｌｌｅｙｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｏｏｐｔｒｕｓｓｄｅｐｌｏｙａｂｌｅａｎｔｅｎｎａ；Ａｎｌｙａｓｉｓｏｆｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ；Ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｐａｃｅｐｕｌｌｅｙ－ｒｏｐｅｓｙｓｔｅｍｓ

环形桁架天线展开动力学分析

２９４６
平行四边形单元的展开是通过斜杆伸展实现
的.图３是两相邻桁架单元的简化示意图,
Aj 、
Bj 、Cj 和 Dj 分别代表第j 个单元的各节点,第j
个单元的节点 Cj 和 Dj 分别与第j＋１个单元的
Bj ＋１和 Aj ＋１重合.天线展开角 φ 是平行四边形
中国机械工程
第３０卷第２４期
２０１９年１２月
Vo
l．
３０ No．
２４
CHINA MECHANICALENGINEERING
２９４５
Ｇ
２９５２
pp．
环形桁架天线展开动力学分析
任伟峰何柏岩聂锐
天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室,天津,
３００３５４
摘要:基于 Lag
r
ange动力学方程,考虑天线系统动能、索网弹性势能、重力势能及系统耗散能等,建
立了环形桁架天线展开过程的动力学模型.根据构建的动力学模型,给定预设驱动,对其进行正动力学
分析,对天线的完整展开过程进行仿真分析.扭簧和电机拉动绳索联合驱动实现了天线的展开,研究了
扭簧驱动及电机拉动绳索驱动的参数变化对天线展开过程的影响.研究结果可为天线的展开过程提供
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研究扭簧驱动参数的影响.
图２环形桁架坐标系设定
电机驱动,对环形天线整个展开过程进行了正动
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周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

维普资讯
２０年１０７２月
西安电子科技大学学报（自然科学版）
Ｊ０ＵＲＮＡＬ０ＦＸＩＩＤＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｄｅ．０ｃ２０７Ｖｏ１３Ｎｏ．．４６
第３４卷
规律平稳展开．
关键词：周边桁架；展天线；开过程；动分析；置控制可展运位中图分类号：４４ＴＨｌ２Ｖ１；１文献标识码：Ａ文章编号：０１２０（０７０ —９６０１０—４０２０）６０１ —６
ｐｏｅｓｈｅｌｙｎｅｏｉｆｈｏｐｍｏｕｅｉｌｎｅ．Ｔｈｔｎｒｌｔｎｂｔｅｈｒｖｎｒｃｓ，ｔｅｄｐｏｍｅｔｖｌｃｔｏｅｈｏｄｌｓｐａｎｄｙｔｅｍｏｉｅａｉｅｗｅｎｔｅｄｉｉｇｏｏ
第６期
周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制
李团结，张琰，段宝岩
（西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安７０７）１０１
摘要：根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点，建立周边单元浮动坐标系，用坐标变换方先采
Ｄｅｏｍｅｔｋｉｍａｉｎａｙｉｎｄｃｎｒｌｏｐｌｙｎｎｅｔｃａｌｓｓａｏｔｏｆｈｏｐｔｕｓｄｐｏａｅａｅｎａｏｒｓｅｌｙｂｌｎｔｎ

空间可展桁架结构的设计与热分析

空间可展开特拉斯结构的设计与热分析1、本文概述随着航天探测技术的不断发展，空间可展开特拉斯结构在航天器设计中的应用日益广泛。

这种类型的结构由于其重量轻、强度高和可展开的特性，为航天器提供了有效的支撑和稳定性。

本文旨在对空间可展开特拉斯结构的设计与热分析进行全面探讨，从结构设计原则、材料选择、热环境影响等方面进行深入分析，为相关领域的研究与实践提供有益参考。

在结构设计方面，我们将详细介绍可展开桁架的基本原理和施工方法，包括其动力特性、稳定性和优化设计。

同时，我们还将讨论不同材料在空间可展开特拉斯结构中的应用及其优缺点，为设计者选择材料提供理论支持。

在热分析方面，本文将重点讨论空间环境对可展开特拉斯结构的影响，包括极端温度、辐射和其他因素。

通过分析这些热环境因素，可以评估结构在空间环境中的热性能和稳定性，为结构的优化设计提供依据。

我们还将探讨热防护措施在保护可展开特拉斯结构免受热环境影响方面的作用。

本文旨在对空间可展开特拉斯结构的设计和热分析进行综合分析，为航天器设计领域的研究和实践提供有益的指导和参考。

通过深入了解特拉斯展开结构的原理、材料选择和热环境效应，我们将为未来的太空探索任务提供更高效、稳定和可靠的航天器结构。

2、空间可展开特拉斯结构的基本原理和分类空间可展开特拉斯结构是一种高效灵活的空间结构形式，其基本原理是通过预先设计的折叠和展开过程来实现结构在空间中的可变形性和可重构性。

这种类型的结构通常由一系列由节点连接的直构件或弯曲构件组成，两者都具有一定的刚度和强度来承受和传递外部载荷。

空间可展开特拉斯结构按展开方式可分为几种基本类型。

首先，有一种线性膨胀型，它在膨胀过程中沿着直线或曲线移动，通常用于太空探测器和卫星天线等应用。

第二种是旋转展开型，它涉及一个或多个绕某一轴旋转的组件，常见于太阳能电池板、太空望远镜等。

另一种是复合展开结构，它结合了线性和旋转展开方法，以实现更复杂的空间形式，如大型空间站和航天器。

复环桁架可展天线设计与力学分析

架天线的展开过程分析，验证了其可展开性。
关键词桁架天线剪式铰单元
分类号Ｖ１．文献标识码４４１９
静力分析
展开分析
Ａ文章编号１７ — ８５（００ — ０４０６４５２２１）２０２ — ６１前索网完成电波反射任务ｌ这种天线具有收缩比大、１＿。
不够，有必要进行改进。利用剪式铰展开单元，提出复环桁架天线结构方案，与已有的方案进行设计参数和工程可实现性比较。推导了剪式铰展开单元的刚度矩阵，进行剪式铰桁
架天线结构的力学分析。利用广义逆矩阵理论，提出了一种切实有效的数学算法并构造了约束方程及其雅可比矩阵，能够有效地跟踪大型可展杆系结构的复杂运动。进行剪式铰桁
简化式（）２和式（）５有
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求越来越迫切。由周边环形桁架、索网、前后索网、竖
Байду номын сангаас
向张力索、金属反射网、动装置等构成的周边桁架驱式可展天线已成为各国竞相研究的重点Ｉ］ｌ。周边可＿２展桁架在驱动装置的作用下，展开到位后，索网、前后索网、竖向索在内部预拉力的作用下达到平衡位
（）２
外环和内环的半径分别为尺，，ｒ和梁长的关系如

构架式星载可展开天线展开过程动力学分析与实验研究

构架式星载可展开天线展开过程动力学分析与实验研究构架式星载可展开天线展开过程动力学分析与实验研究随着卫星通信和导航定位技术的发展，对星载天线的要求越来越高。

在星载通信系统中，可展开天线是一种常见的天线形式，它可以在卫星发射入轨后通过展开操作实现对地面或其他卫星的通信。

本文将对构架式星载可展开天线的展开过程动力学进行分析，并结合相应的实验研究，为该领域的进一步发展提供参考。

一、构架式星载可展开天线的结构与基本原理构架式星载可展开天线通常由多个关节连接起来，其展开过程类似于一个多关节机械臂的运动过程。

通常由驱动系统、控制系统和展开部件组成。

驱动系统主要负责提供展开力矩，驱动天线展开；控制系统则负责监测和控制展开过程中各关节的状态，以确保展开的正确性和稳定性；展开部件则是实现天线展开的关键组成部分，通常由弹簧、释放机构等构成。

构架式星载可展开天线的展开过程基本原理如下：首先，通过驱动系统施加一定的展开力矩，使得展开部件（如弹簧）被压缩到一定程度，并储存一定的弹性能量；然后，在特定的条件下，释放展开部件（如释放机构）的约束，使其弹簧释放弹性能量，从而推动天线进行展开运动；最后，通过控制系统监测和控制各个关节的状态，确保天线的完全展开，并进入正常工作状态。

二、构架式星载可展开天线展开过程的动力学分析为了对构架式星载可展开天线的展开过程进行动力学分析，我们可以将其看作是一个多关节机械臂的运动过程。

在动力学分析中，需要考虑力矩的平衡、关节的运动方程以及各个关节之间的耦合等因素。

首先，通过应力分析，可以得到展开部件（如弹簧）在展开过程中受到的力矩大小与方向，从而确定驱动系统需要提供的展开力矩。

其次，在多关节机械臂的动力学分析中，我们需要考虑关节的运动方程。

根据牛顿第二定律以及动量守恒定律，分析各个关节的运动情况，并确定不同关节之间的转动关系和约束关系。

最后，由于多关节机械臂的各个关节之间存在耦合关系，我们还需要考虑耦合现象对展开过程的影响。

一种穹顶索网式大口径环形桁架可展开天线创新设计

一种穹顶索网式大口径环形桁架可展开天线创新设计一种穹顶索网式大口径环形桁架可展开天线创新设计引言：随着现代通信技术的飞速发展，对于大口径环形桁架可展开天线的需求也越来越高。

大口径环形桁架可展开天线作为一种重要的通信设备，其性能和稳定性对通信系统的正常运行起着重要作用。

本文将介绍一种基于穹顶索网结构的大口径环形桁架可展开天线的创新设计，旨在提高其性能和可靠性。

一、设计背景与动机目前，大口径环形桁架可展开天线主要采用平面结构，并且在展开后需要进行较长时间的校准和调整，这既浪费时间又增加了维护成本。

同时，平面结构天线在设计上存在一些弊端，如结构稳定性较差、重量较大等，限制了其在实际应用中的发展。

为了改善这些弊端，我们引入了穹顶索网结构，并在此基础上进行了创新设计。

穹顶索网结构可以提供更好的稳定性和刚度，且在展开过程中具有较强的自动校正能力，同时还可以有效减轻天线自重。

基于这些优势，我们决定采用穹顶索网结构来设计大口径环形桁架可展开天线。

二、设计方案与原理1. 结构设计为了实现基于穹顶索网结构的大口径环形桁架可展开天线，我们首先进行了结构设计。

整体结构由较轻的桁架单元和穹顶索网构成，其中桁架单元可通过铝合金材料制成，而穹顶索网则可采用高强度的钢丝或者碳纤维材料制成。

2. 展开原理在展开过程中，天线需要通过电动机或液压装置逐渐展开。

穹顶索网结构的自动校正能力可以有效帮助天线调整至最佳工作状态，而不再需要进行繁琐的人工校准和调整。

此外，由于桁架单元较轻且结构稳定，大大降低了天线的自重，同时还增加了天线的使用寿命。

三、实验与性能评估为了验证我们的创新设计，我们进行了一系列的实验和性能评估。

实验结果显示，基于穹顶索网结构的大口径环形桁架可展开天线在性能和可靠性方面表现出色。

1. 性能评估利用射频测试仪器进行了频率响应和波束宽度的测试，结果表明该天线在频率范围内具有良好的工作性能，并且波束宽度较大，可以满足通信系统的要求。

周边桁架可展开天线小冲击展开过程设计

故障的环节之一，现为大的驱动力冲击产生过大表的振动或损坏天线本身结构。为了使其顺利展开，
收稿１：００－６修回１期：００ —７３期２１￣３２；３２１￣７２基金项目：国家部委项目资助（１２０００）中央高校基本科研业务费（Ｙ０）００Ｏ９５３１４１２；Ｊ１（】９４１）（
ＡｂｔａｔＡｄｐｏｍｅｔｔｊｃｏｙｄｓｇｐｒａｈｏｅｈｏｒｓｅｌｙｂｅｓａｅａｔｎａｉｐｏｏｅ．Ｏｐｉｚ— ｓｒｃ：ｅｌｙｎｒｅｔｒｅｉｎａｐｏｃｆｈｏｐｔｓｄｐｏａｌｐｃｎｅｎｓｒｐｓｄａｔｕｔａｍｉｔｎｍｅｈｄｉｓｄｔｓｌｃｅｉｒｃｒｅｓｔｅｉｐｔｍｏｉｎｔｊｃｏｙｏｒｖｎａｌ，ｉｈｇａａｔｅｈｏｔｕｔｆｉｔｏｓｕｅｏｅｅｔＢｚｅｕｖｓａｈｎｕｔｒｅｔｒｆｉｉｇｃｂｅｗｈｃｕｒｎｅｓｔｅｃｎｉｉｏｏｏａｄｎｙ
射过程中处于收拢状态，进入轨道后，线由伺服电天
机通过桁架中的驱动索提供动力展开成预定形状。
如图２所示，假设ＡＦ边固定，过处于斜边Ｂ通Ｆ和
图１周边桁架可展开天线
Ｆｉ．１Ｈｏｐｔｓｅｌｙｂｌｐａｅａｔｎｎｇｏｒｓｄｐｏａｅｓｃｎｅａｕ
ＢＤ中的驱动索提供的驱动力，可以将桁架单元撑开成为两个矩形单元。展开过程是天线最容易出现

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在未来先进的卫星通信、无线广播系统、地球观测、陆地遥感、深空探测和深空通信等领域，大型可展开
］１～３天线是必不可少的关键设备之一［一些研究机构已经提出了许多可展结构设想和工程样机，例如石墨索．］４，５网结构、辅助肋索网结构、桅杆式索网结构、构架式索网结构和可充气式薄膜结构［这些结构各具特点．．］６其中，由可展桁架、前索网、后索网、竖向张力索、金属反射网、驱动装置等组成的周边桁架式可展天线结构［
收稿日期：２００７０１２５基金项目：国家部委预研项目资助（）５１３２１０４０１０２作者简介：李团结（），男，教授，博士．１９７２
第６期李团结等：周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制
犜犻１＝＋
０
犢犇犻
犻（）犘犘２犻＝犜犻１犻１．＋＋在桁架展开过程中，相邻２个四边形单元的运动如图３所示．在每个单
元的体坐标系中，且平行四边形上犃犅杆与犢轴重合，犃点与犗点重合，各点都在犡设犃在桁架展犗犢平面内．犅竖杆长为犚１，犅犆弦杆长为犚２．开过程中，奇数单元的φ 角为正，偶数单元的φ 角为负．则犇点的坐标为
图１周边桁架单元展开原理示意图
在展开和收拢过程中各个平行四边形单元同步变形，即各个平行四边形单元始终保持相同形状．再次收拢．连续的展开索依次穿过桁架单元的可伸缩对角杆犅套筒机构），通过电机带动展开索收缩来使周边犉和犅犇（在节点犃，保证整个桁架在展开过程中的同步．当桁架运动至完全展开桁架展开．犆，犈处各有一对同步齿轮，可伸缩对角杆犅状态时，犉，犅犇中的细管分别顶住顶点犉，犇，阻止其进一步运动．
在展开过程中，从犡可以看作把犡犗犻犢犻坐标系到犡犻犗犢犻犗犻犢犻坐标系先从犗犻点（０，犻１犻１１坐标系的变换，犻＋＋＋０ｓｉｎ θ 犡犇犻燄１０
（）１．ｉｎｏｓ－ｓ θ ０ｃ θ ０燀０００１燅Ｔ所以，若坐标系犡，，），该点在犡犗犢犻犘犡犻＋１，犘犘犣１犗犻犢犻中表示为犘犘犡犻，犻１犻１１中有一点犘犻１＝（犢犻犻＝（＋＋＋＋犻１犻１＋＋Ｔ，，），则它们之间的变换方程为犘犘犣１犢犻犻
９１７
方面：一是在太空中天线不能顺利展开；二是展开过程不平稳，使天线受到过大冲击而损坏．因此在设计阶段，进行可展天线展开过程仿真和展开性能预测研究是十分必要的．笔者研究了周边桁架式可展天线的展开过程运动分析和基于位置控制的展开过程控制策略．图１所示为天线周边桁架单元展开原理示意图．周边桁平行四边形单元架是由若干个平行四边形单元组合而成的，是可折叠的．在每两个四边形单元对角线犅犉，犅犇索上施加可以使桁架从收拢状态展开．展开后，在另相等的收缩驱动，两条对角线犃可以使桁架犈，犆犈索上施加相等的收缩驱动，
犇犲犾狅犿犲狀狋犽犻狀犲犿犪狋犻犮犪狀犪犾狊犻狊犪狀犱犮狅狀狋狉狅犾狅犳狆狔狔犺狅狅狉狌狊狊犱犲犾狅犪犫犾犲犪狀狋犲狀狀犪狆狋狆狔
犔犐犜狌犪狀犻犲，犣犎犃犖犌犢犪狀，犇犝犃犖犅犪狅犪狀犼狔
２００７年１２月第３４卷第６期
西安电子科技大学学报（自然科学版）犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢
Ｄｅｃ．２００７ｏ．６Ｖｏｌ．３４Ｎ
周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制
李团结，张琰，段宝岩
与其他天线结构形式相比，具有柔性大，空间热稳定性好，压缩比大的特点，应用空间比较大，且结构形式简单，在一定范围内口径的增大不会改变天线的结构形式，质量也不会成比例的增加，是目前大型可展开天线理想的结构形式．可展天线具有折叠和展开两种状态．在卫星发射过程中处于收拢状态，进入轨道后，在没有人工干预的情况下天线自动展开进入工作状态．展开过程是可展天线最容易出现故障的环节之一．故障现象主要为两个
（西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安７）１００７１摘要：根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点，先建立周边单元浮动坐标系，采用坐标变换方法，得出了周边单元间的运动变换关系，建立了该天线通用的展开过程运动分析模型，可分析展开过程中结构上任意点的位置、速度和加速度．为避免展开过程中冲击过大，对周边单元的展开速度进行规划．根据驱动绳索的运动与单元展开运动之间的变换关系，将周边单元的运动规划转化为展开绳索对天线的展开实施位置控制．仿真实例表明该控制方法可使天线按照规划的展开角变化的运动控制，规律平稳展开．关键词：周边桁架；可展天线；展开过程；运动分析；位置控制中图分类号：（）Ｖ４１４；ＴＨ１１２文献标识码：Ａ文章编号：１００１２４００２００７０６０９１６０６
犻＋１号单元的犡犗犢犻 θ， θ角是由桁架分段数狀决犻１犻１１的犡轴正向夹角为＋＋＋／定的：６０ ° 狀． θ＝３
）平移到犇，），然后再绕犢犻轴正向旋转θ 角得到．则变换矩阵为０犡犇犢犇犻位置（犻犻ｏｓ θ 熿ｃ
犻图２坐标描述 Nhomakorabea１桁架展开过程位置分析
图２为周边桁架展开到位后的示意图．给桁架的犃１犅１为固定竖杆，每个平行四边形单元编号．若周边桁架分为狀段，则平行四边形单元的编第１号平行四边形单元对应犡１犗其上的点表号为从１到狀．犢１体坐标系，１示为犘１；其上点表示为犘２，依次类推．规２号单元对应犡２犗犢２体坐标系，２每个平行四边形的４个顶点表示定犡１犗犢１体坐标系与惯性坐标系重合．１为犃则第犻号单元的犆犅犆犻为对应单元的编号，犻＝１～狀．犇犻，犻，犻和犇犻，犻，犻点与第犻＋１号单元的犅，重合则第号单元的坐标系与第犃．犻犡犗犢犻１犻１犻犻犻＋＋
（，，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．Ｘｉ ′ ａｎ１００７１，Ｃｈｉｎａ７ｇｇ：，犃犫狊狋狉犪犮狋ａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｏｏｒｕｓｓｄｅｌｏａｂｌｅｓａｃｅａｎｔｅｎｎａｂｏｄｆｉｘｅｄＢｐｔｐｙｐｙ，ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓａｒｅａｔｔａｃｈｅｄａｔｔｈｅｈｏｏｏｄｕｌｅｓａｎｄｔｈｅｍｏｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｈｏｏｐｍｐｍｏｄｕｌｅｓｉｓｄｅｒｉｖｅｄｕｓｉｎｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｄｅｌｏｍｅｎｔｇｔｐｙ，ｖｋｉｎｅｍａｔｉｃａｎａｌｓｉｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｎｂｅａｌｉｅｄｔｏｃａｒｒｕｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｌｏｃｉｔｎｄｙｐｐｙｏｙａａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓｏｆａｎｏｉｎｔｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｔｏｏｌａｒｅａｎｉｍａｃｔｉｎｔｈｅｄｅｌｏａｂｌｅｙｙｐｇｐｐｙ，ｔｈｅｄｅｌｏｍｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｆｔｈｅｈｏｏｏｄｕｌｅｉｓｐｌａｎｎｅｄ．Ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｒｉｖｉｎｒｏｃｅｓｓｐｙｙｏｐｍｇｐｃａｂｌｅａｎｄｔｈｅｈｏｏｏｄｕｌｅｉｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｆｔｈｅｈｏｏｏｄｕｌｅｉｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｔｈｅｐｍｇｏｐｍ，ｗｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎａｂｌｅｈｉｃｈｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｅｌｏｉｎｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａ．ｇｃｐｙｇｐ，Ｆｉｎａｌｌｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｃａｎｍａｋｅｔｈｅａｎｔｅｎｎａｃａｌｍｌｅｌｏｆｏｌｌｏｗｉｎｔｈｅｙｄｐｙｇｙｎｓｅｃｉｆｉｅｄｄｅｌｏａｂｌｅｍｏｔｉｏｎ．ｐｐｙ：；；；；ｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ犓犲狅狉犱狊ｈｏｏｒｕｓｓｄｅｌｏａｂｌｅａｎｔｅｎｎａｄｅｌｏａｂｌｅｐｒｏｃｅｓｓｋｉｎｅｍａｔｉｃａｎａｌｓｉｓｐｐｔｐｙｐｙｙ狔犠