《高精度索網反射面非線性動回響分析及控制方法研究》是依託西安電子科技大學，由王作為擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高精度索網反射面非線性動回響分析及控制方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王作為
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為了滿足苛刻的空間環境條件以及特殊的任務要求，索網反射面天線已成為國內外實現可展開天線大型化與低重量/面積比的最佳結構方案。目前，索網反射面大型化發展需求與在軌高穩定性之間是矛盾的。為此，本項目首先考慮繩索材料粘彈性非線性、索網結構大位移運動的幾何非線性、支撐框架變形與索鬆弛導致的狀態非線性，完善索網反射面多非線性耦合動力學建模與分析方法；然後，針對大柔性網面非線性共振問題，研究索網反射面共振分岔與混沌分析及抑制方法；最後，考慮空間環境激勵與動力學建模等混合不確定性影響，提出索網反射面非線性主被動魯棒振動控制方法。最終形成一套高精度索網反射面非線性動回響分析及控制理論與方法，並進行動力學回響分析及控制實驗驗證，為大型、高精度索網反射面在軌穩定性設計及工程套用提供理論基礎和技術方法。
結題摘要
本項目以大型星載可展開天線為套用背景，重點在索網反射面非線性力學耦合建模與分析方法、索網-框架共振分岔與混沌分析方法、索網-框架非線性振動控制方法等方面開展研究。首先，基於Schapery非線性粘彈性本構模型，採用力密度法建立了索網反射面材料/幾何/狀態非線性耦合靜力學模型；基於四參數分數階導數模型，採用有限元法建立了索網反射面材料/幾何/狀態非線性耦合動力學模型。建立的模型可分析空間複雜環境下力學行為鬆弛、蠕變等複雜現象對形面精度的演變規律，提高其在軌服役的可靠性和使用壽命。其次，採用模態解耦法與多尺度擾動技術，推導了索網反射面非線性穩態回響的二階漸進解，通過解穩定性判定條件，形成了索網反射面非線性共振特性分析方法。在此基礎上，將結構應變考慮為熱應變與彈性應變的線性疊加，建立了索網-框架組合結構的熱-彈耦合動力學方程，發現了平面索網-框架組合結構的非線性飽和、分岔以及混沌現象。研究結果探明了空間熱交變環境下索網-框架結構力學耦合產生的新非線性動力學特性與共振機制。最後，提出了一種基於尺蠖原理的毫米級壓電作動器結構，可實現低能耗、毫米級振動控制行程。基於周期性結構彈性波傳播的帶隙特性，建立了空間索網-框架組合結構被動控制方法，研究過程建立的波散射特性與波禁帶分析方法，已拓展套用於薄板類結構的彈性波傳播特性分析。進而，基於行波理論與H2控制方法，提出了索網反射面波動/模態複合控制方法，可實現局部波動控制與全局模態控制的有機結合。在此基礎上，結合u綜合方法與分散控制策略，形成了考慮不確定性的大型空間結構魯棒振動控制方法。
