压电智能反射面静态形状控制与作动器位置优化

摘要

为了提高反射面的精度,建立了压电智能反射面的形状控制模型,对该结构的力学建模方法、形状控制方法和作动器优化配置算法进行了研究.首先,将蜂窝夹层结构的压电智能反射面等效为多层复合板,根据虚功原理推导了结构的有限元方程.然后,根据建立的有限元方程,推导了反射面变形的均方根误差与作动器控制电压的关系式,以均方根误差最小为优化目标,建立了形状控制优化模型,将作动器控制电压的优化转化为约束优化问题的求解.最后,采用模拟退火算法对压电作动器进行了优化配置.为了验证形状控制的可行性及优化算法的有效性,以300 mm口径的平面压电智能反射面为例进行仿真,分析结果表明,通过压电作动器的控制,可以使反射面的重力变形误差减小97％以上,对于给定数目的作动器,通过模拟退火算法优化,可使其布置在最佳的位置.