MFC驱动的可变形抛物面天线控制算法与验证

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eriwu
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抛物面天线的作用是将电磁波进行接收和发射,利用电磁波来使信息和能量得到传递。近年来,抛物面天线广泛应用于多个领域,例如军工、航空航天、通信、导航等等。抛物面天线在服役过程中,会因为环境影响,导致其受到作用在天线上的载荷,使天线的反射面及其它部件产生不同程度的变形,而使反射面偏离预先设计的形状,抛物面天线同时会因重力等各种环境因素而产生不确定载荷,这些不确定载荷会使抛物面天线反射面工作中产生不确定变形,从而降低抛物面天线的工作能力,使信号发生散乱。因此,对抛物面天线精度的控制,尤其是利用装置对抛物面天线型面精度控制,显得非常重要。研究改善抛物面天线精度的方法,装置对抛物面天线的控制方式,对工程实践具有指导性的意义。  本文在热弹性比拟的基础上,采用ANSYS数值仿真法计算得出了地面试验抛物面天线的复合材料铺层厚度,以及梁和肋布局方式,并且得到了MFC贴片的位置。进而通过在有限元模型上搭载MFC,利用热弹性比拟方法求解MFC变形对抛物面天线型面精度控制影响,证明了MFC对抛物面天线控制的有效性。在此基础上,针对抛物面天线型面精度问题,研究了材料MFC对其型面精度控制的影响,得到控制结论,为最后抛物面天线型面精度控制提供了有效证明。  试验结论表明,利用智能材料MFC对抛物面天线的控制,采用正弦输入电压对其进行输入控制,并分别同时研究一片以及多片MFC对抛物面天线型面精度的控制作用。在试验中发现了MFC在控制过程中存在的优点,即快速性、灵活性、独立性等,但试验中同时发现了MFC在控制过程中存在的缺点,即控制过程中MFC会有控制迟滞性问题,这一问题大大影响了抛物面型面精度的控制,因此本文设计了MFC前馈补偿控制算法,在开环控制中,研究PI模型,并改进为MPI模型建立迟滞逆补偿模型进行迟滞逆补偿,分别研究单片及多片MFC在进行迟滞逆补偿之后对抛物面天线进行型面精度控制的结果。  通过以上的仿真和补偿结果我们得出,采用前馈补偿系统的智能材料MFC能够对抛物面型面精度进行控制,通过MPI控制算法,能够有效降低MFC因迟滞性原因而导致的不能线性控制抛物面天线变形的问题,从而达到控制效果。
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