天线近场测试扫描架动力学分析与优化设计

摘要

天线近场测试扫描架是天线近场测量系统的重要组成部分，其动力学性能决定着测量系统整机的性能发挥。扫描架的作业工况复杂多样，为保证其工作安全可靠、高精高效，对其进行准确的力学分析和动态优化设计是非常必要的。 本文以超大型天线近场测试扫描架为研究对象，采用仿真分析和实验测试相结合的方法对其进行了力学分析和动力学优化。首先，以高精度和高效率计算为目标建立了结构的有限元模型，并结合静力分析判断了质量分布的合理性，结合动力学分析评价了正常、极端工况下结构的动态稳定性。结果表明，结构整体性能良好，但存在应力集中环节；其次，由于对原型本体进行动力学试验分析会受到试验条件及成本等多方面因素的制约，因此，依据动力学相似理论研制了缩比模型实物，继而以其为研究对象进行了固有特性与动态稳定性试验测试，然后按照相似比反推得到原型特性，并与原型仿真结果进行对比。结果表明，两者基本吻合，缩比模型设计合理；同时，也验证了仿真分析方法的合理性；最后，以提高结构动态稳定性为目标，建立了动力学优化模型，并结合代理模型技术，利用优化算法进行了动力学优化计算。结果表明，优化后的结构动态摆动幅值比原型降低了45.82%。

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1扫描架结构设计研究现状

1.2.2扫描架力学性能研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 扫描架力学分析

2.1扫描架有限元建模

2.1.1模型简化与网格划分

2.1.2关键环节处理

2.2扫描架静力学分析

2.2.1静力分析方法

2.2.2静力分析结果

2.3模态分析

2.3.1模态分析方法

2.3.2模态分析结果

2.4扫描架动力学分析

2.4.1动力学分析方法

2.4.2正常工况瞬态动力学分析

2.4.3极端工况瞬态动力学分析

2.5本章小结

第三章 缩比模型研究

3.1缩比模型设计

3.1.1相似性分析

3.1.2缩比模型建立

3.2缩比模型实验研究

3.2.1模态测试

3.2.2动态稳定性测试

3.3缩比模型伺服跟踪仿真分析

3.3.1伺服控制系统建模

3.3.2仿真分析

3.4本章小结

第四章 扫描架动力学优化设计

4.1优化模型建立

4.1.1目标函数构建

4.1.2设计变量选取

4.2代理模型构建

4.2.1正交试验设计

4.2.2代理模型生成

4.3动力学优化

4.3.1一阶算法优化

4.3.2遗传算法优化

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1申请（授权）专利

3.2参与科研项目及获奖