周邊桁架式可展開天線的展開過程涉及復(fù)雜的動力學(xué)問題,對天線展開過程的研究有助于展開天線的設(shè)計、研制和優(yōu)化。綜合考慮天線展開過程中桁架結(jié)構(gòu)的柔性變形和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變拓撲特征,建立了周邊桁架式可展開天線展開過程的動力學(xué)模型。首先采用絕對節(jié)點坐標法的梁單元對外桁架結(jié)構(gòu)建模,然后引入過渡函數(shù)來描述索段由松弛到張緊狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,最后建立了周邊桁架可展開天線的系統(tǒng)動力學(xué)方程。對天線進行動力學(xué)仿真分析,結(jié)果表明該方法能有效地分析天線的展開過程,桁架結(jié)構(gòu)在內(nèi)部索網(wǎng)張力的作用下會產(chǎn)生柔性變形,對驅(qū)動力和展開速度產(chǎn)生顯著的影響。

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圖14節(jié)點A6的速度

圖13節(jié)點A6的位移圖14節(jié)點A6的速度

圖1周邊桁架式可展開天線

星載可展開天線要比衛(wèi)星本體大很多，為了能借助運載火箭將天線發(fā)射到指定的軌道，天線需要先收攏到一個較小的體積，待到達指定位置后再展開至工作態(tài)。周邊桁架天線的展開過程涉及復(fù)雜的多柔體動力學(xué)問題，包括柔性桁架的變形，非線性的索網(wǎng)張力和變拓撲的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。此外，驅(qū)動繩索與滑輪間存在的摩擦....

圖2平行四邊形單元

桁架結(jié)構(gòu)由一系列相同的平行四邊形單元組成，每個平行四邊形單元由兩根橫桿，兩根豎桿，內(nèi)含驅(qū)動繩索的套筒，兩個五向鉸接關(guān)節(jié)和兩個三向鉸接關(guān)節(jié)組成，如圖2所示。通過驅(qū)動繩索來改變單元對角線的長度，從而實現(xiàn)周邊桁架的展開。將周邊桁架單元運動規(guī)劃轉(zhuǎn)化為驅(qū)動繩索的運動控制，通過控制平行四邊形....

圖3空間梁單元模型

式中，Pi和Pk分別為節(jié)點i和k的全局坐標矢量，Pi,x=?Pi/?x和Pk,x=?Pk/?x分別為節(jié)點i和k的位置矢量梯度。梁單元的形函數(shù)可寫為

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