大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及航天器结构与机构
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。该专利技术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。而本专利技术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。
[0005]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。该专利技术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。而本专利技术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。
[0006]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。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术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。
[0008]根据本专利技术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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]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。
[0014]优选的，所述撑杆为低膨胀系数的碳纤维杆件。
[0015]根据本专利技术提供的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制方法，包括：
[0016]步骤1：通过变形测量系统实时测量天线的在轨型面变形量，换算得到位移数据；
[0017]步骤2：将位移数据输出到控制处理器，得到控制信号；
[0018]步骤3：对控制信号进行逆补偿控制算法处理，形成输出到执行器的作动信号；
[0019]步骤4：执行器将位移量加载到天线结构，实现热变形的调节与补偿。
[0020]优选的，所述控制器将控制信号同时分配给各个作动器，作动器根据控制信号进行同步、并行输出位移。
[0021]优选的，纵向作动器的位移输出量按如下方法确定：变形测量系统测量辐射面的变形，并拟合出变形后的辐射面平面，以作动点在理想平面与变形拟合平面上纵向位置之差作为型面调节的作动量。
[0022]优选的，星体同侧的横向作动器差异作动，通过消除两个边框的变形差异调节扭转变形。
[0023]优选的，星体同侧的横向作动器保持相同的位移输出，通过角度换算关系确定位移作动量。
[0024]优选的，变形测量系统具备实时性，当一次调节完成后若阵面产生新的变形，则开始第二次调节，直至满足理想的平面度要求。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0026](1)本专利技术通过对天线辐射面的逆补偿控制，解决了可展开卫星天线框架与辐射面热膨胀系数不匹配的问题，保证了阵面的局部型面精度；
[0027](2)本专利技术通过横向位移作动器调节天线框架整体的扭转与弯曲变形，解决了大寸天线在轨型面精度难以控制的问题，保证了阵面的整体型面精度；
[0028](3)技术方案具有实时性，可实现对天线在轨状态的实时调节，满足遥感卫星高精度成像需求。
附图说明
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0030]图1为可展开卫星天线在轨热变形型面主动调节装置原理图；
[0031]图2为可展开卫星天线热变形主动调节机械系统主视图；
[0032]图3为可展开卫星天线热变形主动调节机械系统俯视图；
[0033]图4为天线辐射面型面调节示意图；
[0034]图5为天线框架扭转变形调节示意图；
[0035]图6为天线框架弯曲变形调节示意图；
[0036]图7为作动器作动原理示意图；
[0037]图8为作动器作动原理示意图；
[0038]图9为作动器作动原理示意图；
[0039]图中：1
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天线辐射面，2
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作动器，3
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天线框架，4
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天线撑杆，5
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星体结构，6
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星体顶部撑点，21
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输出轴，22
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滚珠丝杠，23
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上锁紧阀，24
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下锁紧阀，25
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外壳体。
具体实施方式
[0040]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0041]实施例：
[0042]根据本专利技术提供的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，包括天线在轨变形测量系统、控制器、执行器与可展开卫星天线。
[0043]所述可展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，其特征在于，所述撑杆为低膨胀系数的碳纤维杆件。4.一种大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制方法，其特征在于，采用权利要求1
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3中任一种所述的大型可展开卫星天线型面精度在轨主动控制装置，包括：步骤1：通过变形测量系统实时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈夜，彭海阔，张如变，赵发刚，任友良，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：