天线座驱动系统扭转振动谐振频率的计算及仿真概要VIP免费

天线座驱动系统扭转振动谐振频率的计算及仿真天线座驱动系统扭转振动谐振频率的计算及仿真王力生(中国电子科技集团公司第39研究所陕西西安710065)摘要：介绍了天线系统驱动机构扭转振动谐振频率的计算方法。当考虑驱动机构中齿隙、摩擦等非线性因素时，应用ADAMS动力学仿真软件对天线系统驱动机构的谐振频率进行仿真计算。关键词：伺服带宽;驱动机构;谐振频率;ADAMSComputationandSimulationontheHarmonicFrequencyoftheTorsionalVibrationintheDriveofanAntennaFoundationSystemWANGLisheng(The39thResearchInstituteofCETC，Xi′an,710065,China)Abstract：ThispaperintroducesthecomputationmethodontheharmonicfrequencyofthetorsionalvibrationinthemechanismofanantennasystemConsideringthenonlinearfactorsinthedrivemechanismsuchasgearclearance,frictionetc,thedynamicemulationsoftware[CD2]ADAMSisusedinthesimulationandcomputationontheharmonicfrequencyinthedriveoftheantennasystemKeywords：servobandwidth;drivemechanism;harmonicfrequency;ADAMS随着雷达及通信技术的发展，对于控制精度及系统动态特性的要求也越来越高，为保证伺服系统的稳定性，并有足够的稳定裕度，通常要求天线结构系统的固有频率高于伺服带宽的3～5倍。天线结构系统一般包括天线、天线座、驱动系统及基础几个主要部分，是一个复杂的弹性系统。对于一个设计合理的天线系统来说，天线、天线座及基础可以认为是刚体，主要的变形发生在天线结构系统中的驱动系统，因此在一般情况下，主要研究驱动系统的弹性变形引起的结构谐振。当天线结构系统加工、装配完后，如果结构系统的谐振频率达不到系统的要求，不重新设计，很难将结构的谐振频率提高。因此在结构设计时就应对其频率进行计算、仿真，使结构在设计时保证系统的指标要求。1驱动系统扭转振动谐振频率的计算在计算天线系统扭转振动固有频率时，由于天线座驱动系统一般是多级齿轮传动，通常在计算时，将复杂的多轴系统简化为单轴的等效系统，如图1所示。在做等效系统时，将低速轴上的转动惯量转换到高速轴上应除以减速比的平方，将低速轴的刚度折算到高速轴上应除以减速比的平方。图1中：J1，J2，⋯，Jn为各质量对轴线的转动惯量；θ1，θ2，⋯，θn为各质量在扭转时的转角；K1，K2，⋯，Kn-1为各轴段的刚度。当驱动系统作为线性系统时，根据等效多质量系统的受力情况可以列出各质量的运动微分方程。式中λi为各质量的振幅，带入运动方程后整理得：上式为λ1，λ2，⋯，λn的齐次线性方程组，要有非零解其系数行列式必须等于零。将行列式展开，可得到ω2的n次多项式，即频率方程。解此频率方程，可以得到方程的n个根，按照其大小的顺序依次排列为ω1，ω2，⋯，ωn，就是系统的n个固有频率。当系统的自由度较多时，需要展开高阶行列式，求解高次代数方程，这是非常困难的。在工程上一般采用霍尔兹法列表计算。当考虑系统中的非线性因素时，只能用非线性微分方程描述系统的振动。这时，很难用通用的方法求解，对大多数问题只能用近似方法求得近似解。采用MSCADAMS软件进行较为详细分析仿真是一个有效的途径。2天线座驱动系统谐振频率的仿真计算随着计算机软、硬件技术的发展，各种CAD，CAE软件得到了广泛的应用，现在可以综合应用多种软件对天线座驱动系统进行仿真计算。首先，应用三维设计软件（如pro/e）对驱动系统进行三维结构设计，得到各个轴段及载荷的转动惯量。然后应用有限元软件（如ansys）求出各轴的刚度。最后应用MSCADAMS动力学仿真软件对驱动系统进行仿真计算。在应用ADAMS软件进行仿真时，为简化计算模型,只考虑轴的扭转刚度，结构的连接认为是刚性连接。仿真时可以将驱动系统的齿隙、转轴的摩擦等非线性因素考虑进去。其仿真的基本步骤为：(1)建立驱动系统零件的三维模型（rightbody），输入相应的质量、惯量及重心；(2)用所需刚度的扭转弹簧（torsionspring）连接相应的零件（rightbody）；(3)建立各零件的约束（joint）;(4)使用扫频函数（sweep）给输入端施加扫频的正弦运动(motion)；(5)对系统进行仿真计算；(6)使用后处...