免费论文：平面天线展开机构的设计分析与实验研究

随着航天、通信等行业的发展，天线作为一种传递电磁波信号的重要载体，具有高几何稳定性、高精度、大收缩比等优点，在通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感遥测等领域的应用越来越广泛。天线板展开机构用于实现平面阵天线高精度收拢和展开，在很大程度上决定了天线的展开位形和精度，对星载平面天线技术有着重大的意义。本文针对可展开天线及平面天线展开技术的发展现状和实际应用需求，以展开机构设计和验证的关键技术为轴线，从展开机构构型设计、展开机构尺寸综合、参数化设计界面开发以及展开机构实验研究等多个方面开展深入研究。首先，总结了国内外星载可展开天线和星载平面天线展开技术的发展研究现状， 分析、归纳了不同展开技术的优缺点，以确定不同场合所适用的展开技术，明确本文的研究内容和研究路线。展开机构构型综合是设计平面展开机构的第一步。在现有常见的机构构型综合方法基础上，结合项目对展开机构设计的具体要求，从机构自由度设计要求出发，初步确定三种机构方案：四连杆机构方案、六连杆Watt型机构方案、六连杆Stephenson型机构方案；根据可展开性、运动干涉性等设计要求，对三种初步机构方案进行筛选和排除，确定六连杆Watt型机构为可行机构方案；进一步对Watt型机构方案进行机构设计任务分析，为后续机构尺寸综合做准备。展开机构尺寸综合是平面展开机构设计中至关重要的一步，所选的机构综合方法决定了设计结果的精度和可靠性。本文创新性的提出了一种基于Pro/E运动骨架模型和行为建模技术相结合的平面连杆机构设计方法，将单一设计目标、多个复杂设计约束和多个设计变量问题转化为计算机的内部的智能化数值迭代过程；数值迭代初值通过Matlab求解展开机构数学模型确定，展开机构数学模型是利用基本坐标和连杆约束方程建立的；得到展开机构尺寸数值后，通过建立ADAMS运动学仿真模型，开展虚拟样机实验，初步验证设计结果的正确性。展开机构尺寸综合过程中涉及到一些比较新颖的概念和先进设计技术，对设计人员提出了较高的知识储备要求和Pro/E软件操作技能要求。一般设计人员在很短时间内不具备掌握这些知识和技能的能力，因此对设计过程进行集成，建立参数化设计界面，以用户对话框的形式开展机构设计工作，有极其重要的实用价值。本文针对Pro/Toolkit二次开发关键技术，编写对话框资源文件，通过Pro/E自带的Prodialog_view工具预览对话框的设计效果，初步实现了展开机构参数化对话框的设计。最后，进行了系统工程样机地面展开实验，对展开机构进行实物样机实验研究。在搭建工程样机系统过程中，设计了用于板间阻力矩加载的负载模拟器实验装置、实验数据采集控制柜，并编写了上位机数据采集处理程序。地面实验包括两部分——空载展开实验、负载展开实验，在空载展开实验中，通过杆长调节方案实现系统的精确展开任务；在负载实验中，模拟真实工况下的展开过程，通过采集内板展开驱动力矩、内外板转轴上加载的阻力矩、根铰转轴和内外板转轴的运动信息数据，研究板间负载力矩和系统驱动力矩的关系，为改进电机的驱动策略、提高电机驱动效率提供实验依据。

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