索网反射面天线静力确定性网面拓扑构型生成方法

摘要

本发明公开了一种索网反射面天线静力确定性网面拓扑构型生成方法，具体步骤包括：(1)输入天线参数；(2)获得拓扑连接集合；(3)建立初步形面的拓扑构型；(4)判断是否满足静力确定性要求；(5)建立最优约束匹配模型；(6)更新索网反射面天线的拓扑信息；(7)输出索网反射面天线的静力确定性拓扑构型。本发明采用麦克斯韦准则进行稳定性判别，结合最优约束匹配方法进行网面拓扑构型参数的优化运算，克服了现有技术在索网反射面天线网面拓扑构型设计中不能生成静力确定性拓扑构型和未考虑索网结构的迥异边界约束的不足，具有通用性较好、效率较高，能保证构型的长期尺度稳定性的优点。

主权项

一种索网反射面天线静力确定性网面拓扑构型生成方法，包括如下步骤：(1)输入天线参数：(1a)输入索网反射面天线中天线的口径、焦距、偏置距离、工作波长；(1b)输入索网反射面天线中索网的形面精度、最小径向运动约束数、最小环向运动约束数和最小固定约束数；(2)获得拓扑连接集合：(2a)以索网反射面天线中索网投影口径面的中心作为面片划分的起点，采用面片划分方法，获得索网反射面天线中索网的几何分段数；所述的面片划分方法是指，采用投影为正三角形的空间三角形平面对索网反射面天线进行面片拼合；其中，投影正三角形的边长应当满足下式：$L=\sqrt{16\sqrt{15}F\delta }$其中，L表示投影正三角形的边长，F表示索网反射面天线中天线的焦距，δ表示索网反射面天线中索网的形面精度，δ＝λ/50，λ表示索网反射面天线中天线的工作波长；(2b)将索网反射面天线中索网的变曲率抛物形面用等曲率的球面近似，在近似的球面上等距离划分K个圆环，在每个圆环上等距离划分6K个节点，K与索网反射面天线中索网的几何分段数相等，获得多环工作形面的拓扑连接集合；(3)建立初步形面的拓扑构型：将多环工作形面的拓扑连接集合，映射到整个索网反射面天线中索网的抛物形面上，获得索网反射面初步形面的拓扑构型；(4)判断是否满足静力确定性条件：判断索网反射面初步形面的拓扑构型是否满足静力确定性条件，如果满足，则执行步骤(7)；否则，执行步骤(5)；所述的静力确定性条件如下：3j‑b‑c＝0其中，j、b和c分别表示本次迭代的索网反射面天线中索网的节点数、构件数和运动约束数，c＝z₁+z₂+z₃，z₁、z₂、z₃分别表示本次迭代的索网反射面天线中索网的径向运动约束数、环向运动约束数和固定约束数；(5)建立最优约束匹配模型：按照下式，建立最优约束匹配模型：Find y＝{j,b,z₁,z₂,z₃}^TMin f＝z₁+z₂+z₃S.t. j≥J,b≥B,z₁≥Z₁,z₂≥Z₂,z₃≥Z₃其中，Find表示迭代操作，y表示最优约束匹配模型的设计变量，j和b分别表示本次迭代的索网反射面天线中索网的节点数和构件数，z₁、z₂和z₃分别表示本次迭代的索网反射面天线中索网的径向运动约束数、环向运动约束数和固定约束数，{·}^T表示向量转置操作；Min表示最小化操作，f表示最优约束匹配模型的目标函数；S.t.表示约束操作，J和B分别表示多环工作形面的拓扑构型的节点数和构件数，Z₁、Z₂和Z₃分别表示索网反射面天线中索网的最小径向运动约束数、最小环向运动约束数和最小固定约束数；(6)更新索网反射面天线的拓扑信息：采用最优约束匹配优化迭代方法，得到下次迭代的索网反射面天线中索网的节点数、构件数和运动约束数c，完成本次迭代的索网反射面天线的拓扑信息的更新，执行步骤(3)；所述的最优约束匹配优化迭代方法是指，将第t次迭代的索网反射面天线中索网的节点数、构件数和运动约束数代入下式，得到第t+1次迭代的索网反射面天线中索网的节点数、构件数和运动约束数：y^(t+1)＝y^(t)+α^(t)g^(t)其中，y^(t+1)表示第t+1次迭代的最优约束匹配模型的设计变量，t表示迭代次数，y^(t)表示第t次迭代的最优约束匹配模型的设计变量，α^(t)表示第t次迭代的最优约束匹配模型的设计变量的迭代步长对角矩阵，g^(t)表示第t次迭代的最优约束匹配模型的设计变量的搜索方向向量；(7)输出索网反射面天线的静力确定性拓扑构型。