構造制御同時最適化に基づくリブ-シェルアンテナの設計と形状制御実験

摘要

近年の高精度宇宙用アンテナは，1mmRMS以下の鏡面精度が求められるため，運用時にアクティブに鏡面形状を制御する適応構造システムが必要となる．適応構造システムの構造系と制御系は相互に影響を及ぼし合うことから，高精度宇宙アンテナの実現には，アンテナの構造と制御の相互作用を考慮した適応構造システムの設計が重要である．適応構造システムを有する宇宙用アンテナの既往研究では，アクチュエータの最適配置の検討が挙げられるものの，構造と制御の同時最適設計ならびにその実証はほとhど行われていない．著者らは文献において構造制御同時最適設計を検討した．この研究では，適応構造システムを有するアンテナのための構造概念として，図1に示すリブ-シェルアンテナを提案した．また，リブ-シェルアンテナに対して最適設計を行った結果，構造制御同時最適設計した場合は，それらを個別に最適化した場合に比べて鏡面精度の向上が認められたため，同時最適設計の有効性が示された．本研究では，適応構造システムを有する高精度宇宙用アンテナにおける構造制御同時最適設計の実現性を明らかにするため，同時最適設計したリブ-シェルアンテナの実証実験を行う．まず，文献で検討した最適設計手法を用いてリブ-シェルアンテナを設計する．ここでは，図1のように構造が回転対称となることを仮定し，その1/6モデルを設計対象とする．また，実験においてアンテナ試供体を簡易に製作するため，平面のリブ-シェルアンテナを対象とする．次に，その結果を用いてリブ-シェルアンテナを試作し，形状制御実験を行うことで，同時最適設計を実証する．