[发明专利]一种考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法，首先给定初始点，收敛精度和索网应变下限；其次在第R次平衡状态的基础上，确定第R次迭代时索应变关于设计变量的梯度向量、应力关于设计变量的梯度向量、精度关于设计变量的梯度向量及目标函数关于设计变量的梯度向量；然后求解优化模型得到第R次的设计变量修正量；再次第R次迭代后的设计变量修正；最后重复该过程，直到得到最优解。本发明既能够满足天线设计时的硬性要求，又能对设计效果进行优化；可在提高反射面精度及减轻结构重量的情况下，有效保证索段张力不发生松弛；在保证计算精度的同时，可显著提高天线结构设计时的计算效率；可显著减少结构设计时的计算量。

技术领域

本发明属于索网反射面天线结构技术领域，尤其涉及一种考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法。

背景技术

网状可展开天线由于具有大口径、高精度、低面密度等特点从而得到广泛关注。为了使天线满足高频段和高性能的要求，首先需通过找形使天线具有较高的形面精度，常用的网状天线找形方法有逆迭代法、边界索网和内部索网两步设计法、考虑支撑桁架变形的索网反射面天线形态设计等。考虑到运载火箭的容量限制，要求天线质量越轻越好，但天线的轻量化必然造成其结构刚度和强度的降低，为使天线同时具有较轻的质量和较高的性能，需对天线进行结构优化。网状可展开天线在轨运行过程中，受到空间热载荷作用，这就要求设计结构时考虑热载荷对反射面形面精度的影响及热致索网单元松弛问题。

因此，既要满足反射面精度达到要求，又要结构强度满足约束的条件下，实现天线整体结构重量最轻，是网状可展开天线结构设计中必须面临的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法，旨在在满足天线反射面精度要求的条件下，大幅度地减轻结构的重量，且可以保证索网在多个工况下不发生松弛。

本发明是这样实现的，一种考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法，所述考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法包括：

首先给定初始点，收敛精度和索网应变下限；

其次在第R次平衡状态的基础上，确定第R次迭代时索应变关于设计变量的梯度向量、应力关于设计变量的梯度向量、精度关于设计变量的梯度向量及目标函数关于设计变量的梯度向量；

然后求解优化模型得到第R次的设计变量修正量；

再次第R次迭代后的设计变量修正；

最后重复该过程，直到得到最优解。

进一步，所述考虑在轨热环境的星载网状可展开天线结构优化方法包括以下步骤：

步骤一，定初始点x⁰，收敛精度ξ和索网应变下限α；

步骤二，在第R次平衡状态的基础上，确定第R次迭代时索应变关于设计变量的梯度向量▽g_e(x^R)、应力关于设计变量的梯度向量▽h_e(x^R)、精度关于设计变量的梯度向量▽D(x^R)及目标函数关于设计变量的梯度向量▽W(x^R)；

步骤三，采用如下的优化模型来求解第R次的设计变量修正量：