非对称环形桁架索网天线预张力设计解析算法

范叶森，李团结，马小飞，李正军

(1.西安空间无线电技术研究所，710100西安;2.西安电子科技大学 机电工程学院，710071西安)

随着深空探测、远程通讯、地球观测等航天事业的发展，迫切需要发展大型空间可展开天线［1-4］.在众多可展开天线的结构形式中，环形桁架索网天线因具有可折叠、质径比小、收缩比高、热稳定性优良等特点，成为国内外学者和工程技术人员研究的热点［5-9］.

环形桁架空间索网天线结构设计的关键是合理配置索网中各段绳索的预张力，以使索网各节点稳定在理想的位置上，这是一个以“形”找“力”的过程［10-17］.如果绳索中的张力分布不合理，实际节点位置和理想节点位置就会有偏差，从而产生设计误差［15-17］.在索网天线中，绳索单元的数量通常大于自由节点数量的3倍，索网天线预张力求解是一个多解的问题，理论上满足索网结构平衡的预张力有无穷多组.为了保证索网结构的稳定性和抗干扰能力，人们提出了同一网面上的最大张力比(最大绳索张力与最小绳索张力之比)尽可能小的要求［9-17］.根据国内外的研制经验［9-20］，合理的一组绳索预张力必须满足使结构平衡和最大张力比尽可能小这项要求.

目前，常见的索网结构张力优化算法有以下几种:极小范数法［17］、平衡矩阵奇异值分解算法［14］以及把有限元法［11］、力密度法［12，20］和智能优化算法结合进行绳索预张力优化的综合算法［15］等.这些算法对推动空间索网结构设计技术的发展都起到了非常……