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星载天线在同步轨道运行将周期性地接受太阳和地球的热辐射作用,故5m口径可展开天线反射面板在太空中运行时,会发生热变形。但面板表面精度指标是其重要的性能指标之一,热变形引起的表面精度变化将影响天线工作性能。因此,为满足表面精度指标要求,需要对天线反射面板加入主动调整机构控制天线面板变形。故针对天线面板变形主动调整机构多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)耦合问题,提出结构控制一体化设计方法。 (1)针对5m口径天线反射面板的结构要求,建立其有限元模型(Finite Element Model, FEM)。其中,反射面面板采用壳单元;背架及作动器支撑结构采用梁单元。在此基础上,对反射面板及其背架进行了部分改进以及热分析,分析结果证明这种改进方法有效的降低天线反射面初始热变形,降低了调整难度。 (2)研究基于哈密顿原理的天线反射面主动调整系统的建模。由于5m口径天线结构复杂,无法直接对模型设计控制算法,本文基于哈密顿原理,结合模态分析及函数拟合方法,建立其数学模型。并且为了提高建模精度,基于几种模态选择标准选取适用的天线模态,并进行模态分析及函数拟合,最终建立天线反射面调整模型。最终通过仿真验证这种建模方法的可行性及准确性。 (3)为降低反射面节点变形测量难度,选择部分节点代表近似代表整个面板变形情况,并提出两种计算反射面主动作用点调整量的计算方法,通过计算比较选取更为准确的调整量计算方法。 (4)依据已经计算出的天线反射面板的调整量,对该模型设计离散线性二次型调节(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制器,用以控制作动器调整面板形状,最终通过有限元模型仿真验证该主动控制方法的可行性。