《空間薄膜反射鏡在軌面形精密調節及動態回響控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由岳洪浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：空間薄膜反射鏡在軌面形精密調節及動態回響控制研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：岳洪浩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對空基大口徑超薄反射鏡發展過程中亟需解決的在軌鏡面精度調節、面形保持和動態控制等關鍵問題，深入開展薄膜反射鏡面形主動控制的基礎理論和關鍵技術研究。項目從揭示空間環境下功能材料與反射鏡結構的多場耦合機理入手，首先研究大尺度層合薄膜反射鏡的系統建模與分析問題，運用解析和有限元法精確求解平面反射鏡系統微分方程；其次，構建鏡面形狀影響函式矩陣，以殘餘面形誤差最小為目標提出了薄膜反射鏡面形控制的最佳化設計和分析方法；再次，研究光生電壓引發逆壓電效應的機理，提出一種適用於空間能量轉化的新型光/壓電混合驅動策略；然後，探討薄膜反射鏡在軌振動的參數辨識算法和自適應控制策略，利用離散的壓電作動器實現對薄膜反射鏡的主動振動抑制；最後，結合Zernike多項式面形檢測分析方法，建立基於誤差比例反饋的薄膜鏡面形狀控制閉環系統，實現對成形後薄膜反射鏡面形狀的實時、精確控制。
結題摘要
本項目以空間薄膜反射鏡的在軌面形調節與鏡面振動控制為目標，開展了邊界約束條件下薄膜結構面形主動控制的基礎理論和關鍵技術研究。首先，揭示了力-熱-電多場對薄膜層合智慧型結構的耦合作用機理，並基於多功能混合智慧型板殼理論建立了一般情況下非線性層合壓電薄殼（膜）系統方程，推導出單面PVDF層合平面薄膜反射鏡結構的系統方程組。其次，建立了軸對稱平面薄膜反射鏡控制微分方程，並以典型溫度場為熱載荷，求解了薄膜反射鏡的熱變形；通過Zernike多項式展開溫度場及其熱變形仿真，項目組提出了基於層合式PVDF面內作動器和離散式SMA邊界作動器的兩種面形控制方法，並給出了針對典型溫度場作用的作動器布局，仿真結果證明了方法的可行性。再次，面向空間光能利用，項目組提出了光控壓電混合驅動方法；建立了在多能場耦合下光壓電混合驅動的數學模型，並研究了光壓電混合驅動的影響因素。第四，為了消除由軌道對接和分離衝擊等引起的反射鏡鏡面振動，本項目提出了基於正位置反饋算法的感測/作動器對置的薄膜模態自適應控制方法。自適應閉環振動控制試驗表明，該方法可以有效增大反射鏡結構阻尼，減輕面內振動。最後，通過實驗驗證了邊界作動對於改善薄膜反射鏡熱變形的有效性，提出了基於誤差比例反饋的薄膜反射鏡面形閉環控制策略，結合反射鏡面形影響函式分析與辨識，試驗驗證了面形閉環控制方法能夠迅速有效地控制薄膜受熱導致的面形誤差。
