[發明專利]一種星載天線的伸展臂末端位姿靜態誤差域的計算方法

有效

• 申請號: 201810074349.8
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108225239B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 劉天喜;楊智穎;梁磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01B21/22;G01B21/24;G01B21/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

一種星載天線的伸展臂末端位姿靜態誤差域的計算方法，它屬于星載天線指向精度計算技術領域。本發明解決了目前星載天線的伸展臂各處公差的設計全憑經驗，無法準確判斷伸展臂末端所處的靜態誤差范圍，須反復進行修正與重建的問題。本發明將伸展臂的需要進行等效分析的m處誤差環節相應等效為長度量或角度量的關節，而且本發明將圓跳動、平行度及同軸度特殊公差等效為長度量或角度量的關節一并考慮進去，利用遍歷法進行遞推計算得到伸展臂末端位姿矩陣及伸展臂末端位姿靜態誤差域，利用本發明的方法得到的伸展臂末端位姿靜態誤差域的精度將比其他計算方法提高10～15％。本發明的方法適用于星載天線指向精度計算技術領域用。

技術領域

本發明屬于星載天線指向精度計算技術領域，具體涉及一種星載天線的伸展臂末端位姿靜態誤差域的計算方法。

背景技術

可展開星載天線通過展開機構和雙軸驅動機構實現定位，衛星入軌后伸展臂展開至預定位置并鎖定；而雙軸驅動機構負責星載天線對目標的實時跟蹤，因此，伸展臂與雙軸驅動機構的誤差均會對星載天線指向精度產生明顯影響。

由于伸展臂通常在衛星特定位置處固定好后，入軌工作時一次展開即不再調整，因此其靜態誤差對衛星指向精度影響較大，而通常又認為伸展臂的靜態誤差可通過測試和測量確認誤差源，并可通過在軌調整進行矯正補償，因此伸展臂的精度設計一直不受重視。

但工程實踐證明，伸展臂的精度設計在星載天線研制過程中具有重要地位。雖然伸展臂在展開之后，其靜態誤差可通過在軌調整進行矯正補償，但是必須保證伸展臂末端的靜態誤差在一定的設計精度范圍內才可行。而伸展臂末端的設計精度會受到伸展臂各部組件的制造與裝配公差影響，目前伸展臂各處公差的設計又全憑經驗，根本無法準確判斷伸展臂末端所處的靜態誤差范圍，因此，造成原理樣機生產后多數無法滿足精度上的要求，必須進行反復修正與重建，這將浪費大量的人力物力與財力，大大降低了產品研制效率，同時增加了研制成本，因此成為亟待解決的工程實際問題。

發明內容

本發明的目的是為解決目前星載天線的伸展臂各處公差的設計全憑經驗，無法準確判斷伸展臂末端所處的靜態誤差范圍，須反復進行修正與重建，致使伸展臂各處公差的設計周期較長的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種星載天線的伸展臂末端位姿靜態誤差域的計算方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一、確定伸展臂的需要進行等效分析的m處誤差環節，m處誤差環節中的某處誤差環節為圓跳動、平行度或同軸度公差的誤差環節；分別建立圓跳動、平行度和同軸度公差的等效分析模型，將圓跳動、平行度和同軸度公差表示為平動或轉動誤差；

步驟二、根據公差帶類型將步驟一的m處誤差環節等效為作運動的平動關節或轉動關節；

按照從基體到末端的順序對伸展臂的m處誤差環節進行編號，并分別建立基體和m處誤差環節的固連坐標系，即共計m+1個坐標系；利用第i處誤差環節的四個DH參數di、θ_i、a_i和α_i來表示兩個相鄰坐標系i-1和i之間的相對位置和指向，i＝1,2,…,m；其中：

d_i是坐標系i的關節偏置，表示從X_i-1軸到X_i軸的距離，沿Z_i軸的指向為正；

θ_i是坐標系i的關節轉角，表示從X_i-1軸到X_i軸的轉角，繞Z_i軸正向轉動為正；

a_i是坐標系i的連桿長度，表示從Z_i-1軸到Z_i軸的距離，沿X_i-1軸的指向為正；