大型空间天线的控制问题.PDFVIP

24 电I对荸姓筝if冷 2005年第6期 大型空间天线的控制问题 孙红霞 (中国电子科技集团公司第39研究所，西安710065) 摘 要：大型空间天线的几何尺寸与形状会影响天线结构变形的大小，甚至扰动整个结构和控 制系统。大型天线控制系统可以控制天线方位、微小振动、反射面型面等。本文阐述了天线控 制需要解决的天线结构及动力学特性、高精度瞄准、高反射面成形精度，以及形状保持精度等 一系列相关问题。 关键词：空间天线；控制系统；方位控制；振动控制；型面控制 中图分类号：V443 文献标识码、：A 在大型空间结构的设计初期，一般要研究其控 1 引 言 制系统的研制原则，以便成功地选择控制系统的结 构方案及指标，以及提高整个设计系统的效率。 近些年来，卫星移动通信发展迅速，对星载天线 提出了更高的要求，高增益、宽频段以及精确的波束 2大型空间天线的控制特点 成形，必须采用大型空间天线才能满足这些要求，其 中最核心的问题就是空间天线控制系统的设计。空 大型空间天线的结构多种多样，在工作轨道的 间系统的用途与大型空间结构、控制系统之间存在 展开口径达几十米至几百米，而且展开过程极其复 着紧密的联系(见图1)。 杂，因此对其进行控制时必须考虑一系列相关问题， 如结构及动力学特性、高精度瞄准、高反射面成形精 度，以及形状保持精度等。 结构的振动会造成天线方向图轴的偏移，并使 总瞄准精度有所降低。另外，反射器表面的振动会 引起表面型面与理想形状之间的偏差及散焦，同时 也会造成增益的降低和旁瓣电平的提高。因此，设 计大型空间天线需处理好主要问题之一就是要确定 天线结构的刚性要求，因为它会直接影响地面试验 的进行、热变形、电轴瞄准精度、控制系统的复杂性 图l各种因素对大型空间结构控制系统设计的影响 及价格等LlJ。 为了防止控制系统和结构动力学之间的相互影 在深空条件下，太阳单面照射以及大型空间结 响，通常要对自振频率和控制系统通频带进行分 构某些部件的局部遮挡会使温度在+140℃～离。为了保证这种分离，需要提高结构的刚度或缩 一140℃之间衰减，因此大型空间结构的几何尺寸与 小控制系统的通频带宽度。但是，前者会使重量增 形状是一个重要的特性，它会影响到变形的大小，甚 大，后者会降低控制系统的工作质量(误差增大， 至整个结构和控制系统都会受到扰动。 瞄准精度降低)。对于大型空间天线来说，这些传 收稿日期：2005—08．16 修订日期：2005—10一28 万方数据 学术平台 电I对荸．j主簟呻冷