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含铰链间隙板式卫星天线展开精度分析

丁建中 王春洁

丁建中, 王春洁. 含铰链间隙板式卫星天线展开精度分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2625-2631. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0808
引用本文: 丁建中, 王春洁. 含铰链间隙板式卫星天线展开精度分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2625-2631. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0808
DING Jianzhong, WANG Chunjie. Deployment accuracy analysis of planar satellite antenna with joint clearances[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2625-2631. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0808(in Chinese)
Citation: DING Jianzhong, WANG Chunjie. Deployment accuracy analysis of planar satellite antenna with joint clearances[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2625-2631. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0808(in Chinese)

含铰链间隙板式卫星天线展开精度分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0808
详细信息
    作者简介:

    丁建中, 男, 博士研究生。主要研究方向:多体动力学、机构间隙理论。Tel.:15911106863, E-mail:jianzhongd@buaa.edu.cn

    通讯作者:

    王春洁, 女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:数字化设计与仿真。Tel.:010-82339818, E-mail:wangcj@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TH112.1

Deployment accuracy analysis of planar satellite antenna with joint clearances

More Information
  • 摘要:

    板式卫星天线展开机构在航天领域有着广泛的应用,其空间尺寸大,拓扑结构复杂,构件之间多用铰链联结,卫星天线对指向精度要求较高,应考虑铰链间隙对指向精度的影响。含铰链间隙的卫星天线展开机构的指向精度分析建模复杂、求解困难,为此提出了矩阵法分块建模的分析方法,将复杂的整机模型分解成锁定机构计算模型与2个单闭环机构计算模型,分别分析计算铰链间隙对其精度造成的影响,建立整机的计算模型并采用粒子群优化算法进行求解,得到某特定构型的板式卫星天线在极恶劣工况下展开的指向误差为0.067°。研究表明,建立的计算模型精度高,通过智能优化算法求解可以快速得到卫星可展开机构的指向精度极恶劣值,为展开机构的误差补偿设计提供参考。

     

  • 图 1  展开机构构型

    Figure 1.  Deployable mechanism configuration

    图 2  铰链间隙模型

    Figure 2.  Joint clearance model

    图 3  锁定机构

    Figure 3.  Locking mechanism

    图 4  含铰链间隙的锁定机构模型

    Figure 4.  Locking mechanism model with joint clearance

    图 5  锁定精度估计及估计误差限

    Figure 5.  Locking angle error estimation and estimation error limit

    图 6  含铰链间隙的展开机构模型

    Figure 6.  Deployable mechanism model with joint clearances

    图 7  平面转动

    Figure 7.  Planar rotation

    图 8  环路Ⅰ

    Figure 8.  LoopⅠ

    图 9  环路Ⅱ

    Figure 9.  LoopⅡ

    图 10  数值计算流程

    Figure 10.  Data computation flow

    图 11  优化过程

    Figure 11.  Optimization procedure

    表  1  变量取值

    Table  1.   Parameter values

    变量 rc lOT lO′Q lTQ
    数值/mm 0.5 30 40 50
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    表  2  收拢状态构型参数

    Table  2.   Configuration parameters in stowed condition

    变量 物理意义 数值
    r/mm 铰链间隙 0.5
    (xOyO)/mm 铰链O中心坐标 (0, 0)
    (xCyC)/mm 铰链C中心坐标 (0, 120)
    (xAyA)/mm 铰链A中心坐标 (-40, 1400)
    (xByB)/mm 铰链B中心坐标 (-30, 900)
    (xHyH)/mm 铰链H中心坐标 (-20, 2900)
    (xGyG)/mm 铰链G中心坐标 (500, 2900)
    (xFyF)/mm 铰链F中心坐标 (500, 100)
    (xIyI)/mm 铰链I中心坐标 (250, 2850)
    θ1/(°) 天线板内板转角 -90
    θ4/(°) 铰链B初始角度 1.42
    θ6/(°) 铰链G初始角度 90
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    表  3  设计变量取值

    Table  3.   Design variable values

    设计变量 zi(i=1, 2, 3, 4, 5) θ4 θ6
    数值/(°) 0~360 177.63~179.53 89.05~90.95
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    表  4  最优解

    Table  4.   Optimum solution

    变量 z1 z2 z3 z4 z5 θ4 θ6
    数值/(°) 89.83 61.55 205.23 259.53 279.15 178.04 89.76
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-07
  • 录用日期:  2016-01-15
  • 刊出日期:  2017-12-20

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