本發明涉及網狀天線調控,具體涉及一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法及相關產品。
背景技術:
1、大型網狀環形桁架可展開天線是一種由可展開環形桁架和索網組成的大型空間可展開天線機構,簡稱網狀天線,其桁架部分由重復四邊形單元構成,桿件鉸接于頂點,粗細斜桿相互滑動并配合拉索及同步齒輪實現天線的有序展開。該類天線具有收展比大、結構簡單、質量小等優點,已逐漸成為衛星天線研究領域的重點,并展現出發展為超大型天線的潛力。參見圖5,網狀天線的索網包括前索網、后索網、中間拉索陣列以及附著于前索網的金屬反射網,其中,金屬反射網的形面精度由拉索陣列的預拉力調控,直接影響天線的電磁性能。
2、當前,對于豎向拉索陣列預拉力的調控,傳統方法多依賴工程人員經驗,通過反復測量與手動調整索力進行形面精調,過程繁瑣且效率低下;現有研究雖提出通過優化算法提高調節效率,但大多僅關注形面精度單一指標,導致調控效果不佳。
3、因此,如何實現對豎向索預拉力的高效精準調控,已成為當前本領域技術人員亟待攻克的技術難題。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法及相關產品,以克服現有技術中因僅考慮單一指標,導致豎向索預拉力的調控精度不佳的問題。
2、本發明通過下述技術方案來解決上述技術問題:
3、本發明提供一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,包括以下步驟:
4、在仿真平臺建立相互關聯的瞬態結構分析模塊、靜態結構分析模塊及模態分析模塊,形成聯合仿真項目;
5、在聯合仿真項目中,通過構建參數化的索網線體模型和柔性化桁架模型,并配置連接關系與邊界條件,以建立網狀天線展開過程的動力學仿真模型;
6、將動力學仿真模型中的豎向拉索預拉力設定為自變量,通過參數相關性分析,生成豎向拉索預拉力在不同取值下對應的網狀天線多個裝配性能指標的樣本數據;
7、基于樣本數據,訓練回歸模型,根據訓練好的回歸模型,建立從豎向拉索預拉力到多個裝配性能指標的代理模型;構建以豎向拉索預拉力為變量的多目標優化函數,利用代理模型求解多目標優化函數,得到能夠同時優化多個裝配性能指標的最優預拉力配置。
8、本發明進一步的改進在于,配置連接關系具體為:在桁架與索網之間通過襯套副連接,并在索網結點處通過自由度耦合方式連接各索段。
9、本發明進一步的改進在于,配置邊界條件具體為:在瞬態結構分析模塊中,通過遠程位移控制網狀天線收展,并添加重力邊界條件;在靜態結構分析模塊中,添加固定支撐以約束桁架運動。
10、本發明進一步的改進在于,多個裝配性能指標至少包括網狀天線展開過程中的驅動力矩突變峰值、網狀天線展開后的一階固有頻率以及網狀天線反射面的形面精度。
11、本發明進一步的改進在于,基于樣本數據,訓練回歸模型具體為:
12、基于網狀天線展開過程中的驅動力矩突變峰值的樣本數據,訓練嶺回歸模型訓練;
13、基于網狀天線展開后的一階固有頻率以及網狀天線反射面的形面精度的樣本數據,訓練支持向量機模型。
14、本發明進一步的改進在于,所述仿真平臺為ansys?workbench。
15、本發明還提供一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控系統,包括:
16、第一模塊,用于在仿真平臺建立相互關聯的瞬態結構分析模塊、靜態結構分析模塊及模態分析模塊,形成聯合仿真項目;
17、第二模塊,用于在聯合仿真項目中,通過構建參數化的索網線體模型和柔性化桁架模型,并配置連接關系與邊界條件,以建立網狀天線展開過程的動力學仿真模型;
18、第三模塊,用于將動力學仿真模型中的豎向拉索預拉力設定為自變量,通過參數相關性分析,生成豎向拉索預拉力在不同取值下對應的網狀天線多個裝配性能指標的樣本數據;
19、第四模塊,用于基于樣本數據,訓練回歸模型,根據訓練好的回歸模型,建立從豎向拉索預拉力到多個裝配性能指標的代理模型;構建以豎向拉索預拉力為變量的多目標優化函數,利用代理模型求解多目標優化函數,得到能夠同時優化多個裝配性能指標的最優預拉力配置。
20、本發明還提供一種計算機設備,包括存儲器和處理器,所述存儲器存儲有計算機程序,所述處理器執行所述計算機程序時實現如上述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。
21、本發明還提供一種計算機可讀存儲介質,其上存儲有計算機程序,所述計算機程序被處理器執行時實現如上述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。
22、本發明還提供一種計算機程序產品,包括計算機程序,該計算機程序被處理器執行時實現如上述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。
23、與現有技術相比,本發明的積極進步效果在于:
24、本發明提供的網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,通過搭建多模塊聯合仿真項目,實現網狀天線從展開過程到鎖定后性能的全流程仿真模擬,將豎向拉索預拉力參數化,通過參數抽樣與仿真計算生成足量樣本數據,基于樣本數據訓練高精度代理模型,替代高耗時的仿真迭代計算,再通過多目標優化算法求解,實現多個裝配性能指標的協同優化,最終得到兼顧多維度性能的最優預拉力配置;徹底擺脫了傳統預拉力調控對人工經驗的依賴,大幅縮短了預拉力調控的周期,提升了調控效率;同時突破了單一指標優化的局限,可同時兼顧天線展開過程穩定性、結構動力學特性、形面精度等多個關鍵性能,實現了豎向索預拉力的高效、精準、多目標協同優化調控,全面提升了網狀天線的裝配性能與工作可靠性。
1.一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,配置連接關系具體為:在桁架與索網之間通過襯套副連接,并在索網結點處通過自由度耦合方式連接各索段。
3.根據權利要求1所述的一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,配置邊界條件具體為:在瞬態結構分析模塊中,通過遠程位移控制網狀天線收展,并添加重力邊界條件;在靜態結構分析模塊中,添加固定支撐以約束桁架運動。
4.根據權利要求1所述的一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,多個裝配性能指標至少包括網狀天線展開過程中的驅動力矩突變峰值、網狀天線展開后的一階固有頻率以及網狀天線反射面的形面精度。
5.根據權利要求4所述的一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,基于樣本數據,訓練回歸模型具體為:
6.?根據權利要求1所述的一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法,其特征在于,所述仿真平臺為ansys?workbench。
7.一種網狀天線豎向索預拉力的優化調控系統,其特征在于,包括:
8.一種計算機設備,包括存儲器和處理器,所述存儲器存儲有計算機程序,其特征在于,所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1~6中任一項所述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。
9.一種計算機可讀存儲介質,其上存儲有計算機程序,其特征在于,所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1~6中任一項所述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。
10.一種計算機程序產品,包括計算機程序,其特征在于,該計算機程序被處理器執行時實現權利要求1~6中任一項所述網狀天線豎向索預拉力的優化調控方法的步驟。