[發明專利]一種快速補償大型輕薄有源相控陣天線陣面變形的方法

在審

• 申請號: 201810269530.4
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108614916A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 周金柱;劉雙榮;段寶巖;唐寶富;徐文華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 劉玲玲

1.一種快速補償大型輕薄有源相控陣天線陣面變形的方法，其特征在于，包括以下步驟：

Step1：根據輕薄有源相控陣天線陣面的結構參數和材料屬性，建立輕薄有源相控陣天線陣面的有限元模型；

Step2：對上述有限元模型做相應約束處理，并劃分有限元網格，然后分別對上述有限元模型的所有單元節點施加單位作用力，得到陣面節點的位移系數矩陣m表示陣面有限元模型節點數，α_j＝{β₁ … β_m}^T表示在第j節點處施加單位作用力時各節點位移向量，j＝1,2,…,m；

Step3：模擬輕薄有源相控陣天線陣面服役時所受的環境載荷,對上述有限元模型進行力學分析，得到受環境載荷作用的輕薄有源相控陣天線陣面變形位移場B_j表示受載荷后第j節點處的位移，j＝1,2,…,m；

Step4：設置迭代步數k＝1，每次迭代時將作動器布置在此時陣面變形的最大節點位移處，且保持之前迭代步中的作動器位置不變，可得任一迭代步中作動器作用節點的位移系數矩陣A＝{A₁ … A_n}_m×n，由此建立輕薄有源相控陣天線陣面作動器布局的優化模型：

Find:X＝(x₁,…x_n,y₁,…y_n)

min:Δδ＝||B+A^TF||₂

式中，x_i,y_i分別表示第i個作動器布置節點的橫縱坐標；F表示陣面作動器作用力的大小；x,分別表示作動器布置節點的橫坐標的上、下界；y,分別表示作動器布置節點的縱坐標的上、下界，Δδ表示陣面變形誤差精度，n表示作動器個數，m表示陣面有限元模型節點數；

Step5：根據作動器的布置方式，基于有限元理論，建立陣面精度與作動器調整量之間的關系；

Step6：根據陣面精度與作動器調整量之間的關系，計算補償輕薄有源相控陣天線陣面變形的最佳作動器調整量

Step7：根據最佳作動器調整量調整作動器，從而實現對輕薄有源相控陣天線變形陣面的調整。

2.根據權利要求1所述的快速補償大型輕薄有源相控陣天線陣面變形的方法，其特征在于，在Step5中，建立陣面精度與作動器調整量之間的關系包括以下步驟：

(5.1)將作動器所在節點作約束處理，只允許其在z方向移動，提取輕薄有源相控陣天線有限元模型的剛度矩陣K′；

(5.2)用q_c表示作動器作用節點位移向量，用q_uc表示非作動器作動節點位移向量，得到陣面節點位移向量q＝{q_c q_uc}^T；

(5.3)根據節點位移向量的順序，將輕薄有源相控陣天線陣面剛度矩陣K′重新排列得到將輕薄有源相控陣天線陣面載荷列向量重新排列得到載荷向量f＝{f_cf_uc}^T,f_c為作動器作用節點所受載荷向量，f_uc為非作動器作用節點所受載荷向量；

(5.4)根據有限元剛度方程[K]{q}＝{f}有q_uc＝K₂₂^-1(f_uc-K₂₁q_c)；

(5.5)利用陣面監測手段得到天線陣面初始變形節點列向量,由步驟3(Step3)知，為作動器作用節點的初始變形列向量，為非作動器作用節點的初始變形列向量，定義天線陣面精度δ為：

(5.6)根據步驟(5.4)和(5.5)得到陣面精度與作動器調整量之間的關系：

式中，I為單位陣。

3.根據權利要求2所述的快速補償大型輕薄有源相控陣天線陣面變形的方法，其特征在于，在Step6中，最佳作動器調整量的計算公式為：