[發明專利]基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統

在審

• 申請號: 201810210796.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108594897A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李智;蔣翔俊;杜敬利;黃進;潘逢群
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24;G01B11/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于計算機軟件技術領域，公開了一種基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統，所述基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統包括：形狀記憶合金絲模塊、電源模塊、多通道數據采集模塊、溫度傳感模塊、Labview控制模塊。形狀記憶拉索的力驅動本質是形狀記憶合金的力驅動控制，形狀記憶合金的力驅動又通過溫度來控制，本發明采用傳統的通電加熱驅動方式，對記憶合金絲進行通電加熱，發生奧氏體相變，產生收縮變形，實現對拉索的收緊。當停止加熱時，記憶合金絲發生馬氏體相變，拉索的張緊力減小；利用2m口徑的索網天線，集成形狀記憶合金絲形成形狀記憶索網結構進行實驗。

技術領域

本發明屬于計算機軟件技術領域，尤其涉及一種基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：大型天線高精度索網結構長期在空間惡劣環境下產生變形及力學性能降低，使天線的服役性能衰退。當前，衛星在軌設計壽命均較長。如Thuraya通信衛星在軌設計壽命為12年，Inmarsat4衛星在軌設計壽命為13年。然而，空間環境是衛星及天線實現長壽命的一個主要障礙。JAXA在ETS-VⅢ構架式天線研究的基礎上，正設法通過增加環向索和徑向輔肋的措施研制高精度天線，精度已達亞毫米量級。然而高精度的索網結構對空間環境敬愈加敏感，也必須設法提高索網天線型面精度的在軌保持性。

因此，嚴苛的空間環境使索網結構天線的大型化發展需求與其功能型面精度保持之間的矛盾日益突出，給傳統的結構設計技術帶來了新的挑戰。可概括為以下兩個方面的原因：短周期溫度場的影響和長周期空間輻照下的結構松弛。

綜上所述，現有技術存在的問題是：大型天線高精度索網結構長期在空間惡劣環境下產生變形及力學性能降低，使天線的服役性能衰退。

解決上述技術問題的難度和意義：為了克服傳統結構設計技術的缺陷，就必須研究空間復雜環境下，索網結構天線反射面在包括短周期和長周期在內的全生命周期在軌保型的設計方法。而基于形狀記憶合金變剛度模式設計有望給天線反射面的在軌保型設計提供有效的解決途徑。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統。

本發明是這樣實現的，一種基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統，所述基于溫度控制的形狀記憶索網結構型面精度主動調節系統包括：形狀記憶合金絲模塊、電源模塊、多通道數據采集模塊、溫度傳感模塊、Labview控制模塊。

形狀記憶合金絲模塊，與電源模塊的輸出端連接，使用形狀和金絲，利用電源模塊加熱；

多通道數據采集模塊和溫度傳感模塊，用于實時采集形狀記憶合金絲的溫度并將所采集數據同步傳輸到電腦端的Labview程序中；電腦端的Labview程序完成整個控制過程，在Labview前面板設置目標溫度值，Labview后面板把采集到的溫度信號與目標溫度值進行實時比對，得到偏差信號e，然后對偏差進行PID控制，在Labview前面板上根據實時數據比對以及PID參數調節經驗來實時設置PID參數，P為比例控制，與偏差大小成比例，調節P使程序對電壓和電流調節速度加快；I為積分控制，是對偏差的積分，調整I來消除穩態誤差；D為微分控制，是偏差的微分，微分用來預測偏差的變化趨勢，調整D來減小超調量，進而提高系統穩定性；經過PID控制后將偏差信號傳送至供電電源(可編程電源)，如此，電源模塊就可以提供穩定的電壓輸出，進而按照PC的控制要求對形狀記憶合金絲加熱，直至穩定到目標溫度值。上面提到的控制偏差e是指設定好的目標溫度值r與實際測量到的溫度值y的差值，即e(t)＝r(t)-y(t),輸出的控制信號為