[发明专利]大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法

说明书

本发明提供了一种大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法，包括：变形测量系统、控制器、可展开卫星天线和执行器；所述变形测量系统监测可展开卫星天线结构的变形量；所述控制器将控制信号输入给执行器；所述可展开卫星天线包括辐射面、框架和天线撑杆；所述辐射面安装于框架上，所述框架由天线撑杆拼接而成或一体成型；所述执行器由纵向作动器与横向作动器组成，通过安装于天线框架上的纵向作动器调节辐射面的局部型面精度，通过安装于天线撑杆支座上的横向作动器调节框架的整体扭转与弯曲变形。本发明的调节装置通过执行器主动调节天线阵面的在轨热变形，控制天线型面精度，以适应高精度高分辨率遥感卫星的成像要求。

技术领域

本发明涉及航天器结构与机构技术领域，具体地，涉及一种大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法。

背景技术

新一代可展开卫星天线卫星具有大尺寸、大功率的特点，卫星在轨面临着复杂的温度环境，天线结构的尺寸稳定性及型面精度是影响其性能的关键因素。

传统的天线热变形控制方法以被动控制为主，比如在天线框架、撑杆等结构上广泛采用热膨胀系数较低的复合材料、优化复合材料铺层、采用柔性或游离的连接方式等降低天线结构的热变形。但对大尺寸的卫星天线，即便是低膨胀系数的碳纤维框架也会发生整体的弯曲或扭转变形；此外，可展开卫星天线对辐射面的材料有特定要求，辐射面与框架之间的膨胀系数不协调也将引发辐射面的变形，使得热变形被动控制的效果十分有限。

专利文献CN109002061A(申请号：CN201810638635.2)公开了一种用于微波天线的主动型面调节方法及装置。该发明的调节装置针对固面天线，天线阵面由一整块反射面构成，调节机构只针对天线反射面。而本发明的可展开天线阵面由框架与若干块辐射面组成，框架的整体变形与辐射面的局部变形都是影响其型面精度的重要因素，需要同时控制这两个方面的变形。

专利文献CN109004362A(申请号：CN201810638644.1)公开了一种基于多点位移调节的星载天线在轨型面主动控制装置。该发明的所有调节点均分布在反射面上，根据调节点距离理想位置的偏差确定作动器的输出位移量。而本发明将可展开天线的热变形分解为框架的变形与辐射面的局部变形，通过角度换算调节框架的弯曲、扭转变形，通过平面拟合与逆补偿调节辐射面的局部变形，采用不同的方法与算法。

其他天线型面主动调节技术多局限于地面天线，且以固面或网状反射面天线为主，并不适用于大尺寸的可展开卫星天线。为满足新一代可展开卫星天线对结构高精度、高稳定性的需求，有必要采用新的变形主动控制思想，实现天线型面精度的主动调节，修复在轨热变形。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法。

根据本发明提供的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，包括：变形测量系统、控制器、可展开卫星天线和执行器；

所述变形测量系统基于激光测量和摄影测量技术，监测由于展开重复精度和在轨温度环境引起的可展开卫星天线结构的变形量；

所述控制器由多个作动器控制盒集成，以天线结构的变形量为输入，通过其内部数据处理系统的逆补偿控制算法，将控制信号输入给执行器；

所述可展开卫星天线包括辐射面、框架和天线撑杆；所述辐射面安装于框架上，所述框架由天线撑杆拼接而成或一体成型；所述辐射面与框架构成天线阵面，天线阵面在展开状态时形状为平面；

所述执行器由纵向作动器与横向作动器组成，通过安装于天线框架上的纵向作动器调节辐射面的局部型面精度，通过安装于天线撑杆支座上的横向作动器调节框架的整体扭转与弯曲变形。

优选的，所述辐射面的结构形式包括金属面板和碳纤维蒙皮夹层板。

优选的，所述撑杆为低膨胀系数的碳纤维杆件。