星载可展开天线机构设计与研究

宇航领域的研究与发展对太空探测、军事防御、国家通信、环境监测等至关重要。宇航技术的科研与应用也越来越受到重视。本书是宇航领域基础研究的重要分支，以星载大口径模块化可展开天线为对象，结合国家科技发展规划、重大航天工程等顶层需求，针对空间可展开天线大型化、高精度化、在轨装配等发展趋势，重点围绕超多模块组网方法、超多模块运动学特性、展开过程多柔体系统动力学、动力源优化配置方法、在轨服役动力学特性及驱动力试验等内容开展了较为深入的探索和研究。内容系统，逻辑清晰。同时本书研究内容是前沿科技理论，对天线机构理论的发展有指导意义。

本书密切联系国家航天需求和国际学术前沿以六棱柱模块化星载可展开天线机构为研究对象围绕模块化可展开天线超多模块准确连接与协同联动、平稳展开与高效驱动即组网方法和驱动策略两个关键科学问题开展研究。内容包括：模块化星载可展开天线机构超多模块空间几何建模、超多模块协调联动运动学建模、模块化可展开天线机构展开速度曲线规划方法和模块化可展开天线机构动力源优化配置等。本书提出的模块化星载可展开天线机构组网方法和驱动策略在理论上实现了超多个六棱柱模块的准确连接、协调联动以及准确驱动为模块化星载可展开天线的工程应用拓展了理论基础。本书面向航天折展机构领域的科研工作者同时可供航空宇航科学与技术、机械工程、土木工程等相关专业的高等院校师生阅读和参考。

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第1章绪论001
1.1概述001
1.2可展开天线国内外发展现状002
1.2.1可展开天线国外发展现状002
1.2.2可展开天线国内发展现状010
1.2.3相关理论方法研究现状013
1.3当前存在的主要问题016
1.4本书的主要内容017
第2章模块化可展开天线超多模块空间几何建模及分析019
2.1概述019
2.2模块化可展开天线的组成、展开原理及拓扑规律019
2.2.1模块化可展开天线的组成019
2.2.2模块化可展开天线的展开原理021
2.2.3支撑机构的三维模型021
2.2.4模块拓扑规律023
2.3空间几何建模025
2.3.1建模流程025
2.3.2包络圆数学模型026
2.3.3包络圆圆心坐标的计算方法027
2.3.4包络圆交点坐标计算模型036
2.3.5肋单元夹角数学模型036
2.4数值仿真及分析038
2.4.1包络圆模型验证038
2.4.2空间几何模型验证039
2.4.3肋单元夹角与结构参数的关系分析040
2.4.4影响模块极限层数的参数分析043
2.5本章小结048
第3章模块化可展开天线超多模块协调联动运动学建模049
3.1概述049
3.2运动学基础理论049
3.2.1D-H法050
3.2.2欧拉角051
3.2.3四元数052
3.3运动学建模055
3.3.1肋单元运动学建模055
3.3.2单模块运动学建模063
3.3.3多模块联动运动学建模064
3.4数值仿真及分析070
3.4.1运动学模型数值仿真070
3.4.2运动学模型分析081
3.5本章小结087
第4章模块化可展开天线机构展开速度曲线规划088
4.1概述088
4.2肋单元展开过程的动力学建模088
4.3展开速度曲线规划093
4.3.1速度曲线基本理论093
4.3.2速度曲线基本公式推导096
4.3.3速度曲线规划100
4.4本章小结106
第5章模块化可展开天线机构动力源优化配置107
5.1概述107
5.2肋单元动力源优化配置107
5.2.1驱动方案的选择107
5.2.2重力对驱动的影响109
5.2.3弹簧和扭簧的组合110
5.3多模块联动动力源优化配置114
5.3.1基于ADAMS的刚柔耦合多体系统动力学模型114
5.3.2机械臂与可展开天线连接点位置的选择115
5.4本章小结122
结论和展望123
参考文献125