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应用SMA的航天器挠性构件的变结构主动控制研究的开题报告

1.背景

随着航天技术的不断发展，要求航天器的构件越来越轻，越来越具有挠性。而传统的刚性构件在太空中承受阳光、辐射和气温变化等因素的作用时容易发生断裂或疲劳，因此挠性构件越来越受到航天领域的关注。其中的一种重要的挠性构件是基于形状记忆效应(ShapeMemoryAlloy,SMA)的变结构构件。该构件可以根据环境温度及辐射等外界因素改变其初始形状，也能通过激励方式及时地调整形状，可以应用于太阳帆、伸缩式卫星等空间器件中。

2.目的

本文旨在研究基于SMA的变结构构件的主动控制方法，旨在解决航天器变结构构件在太空环境中容易发生的问题，提高其可靠性和使用寿命。

3.研究内容

（1）SMA基本特性的介绍。即SMA制品中的形状记忆效应和超弹性，以及SMA的应变和温度强度之间的关系如何影响构件性能。

（2）变结构控制的基本原理和方法。研究不同的控制策略如PID控制、最优控制等控制方案，对比它们的控制效果，并选出最优的控制方案。

（3）基于SMA的变结构构件的设计。根据控制方案的设计要求，设计并制造出合适的变结构构件。

（4）试验平台搭建。建立变结构构件的试验平台，并对其进行实验验证。

4.研究方法

（1）文献调研：通过查阅相关文献，了解变结构构件的研究进展和不同的控制方法，了解SMA的特性及其应用领域。

（2）数值模拟：利用有限元软件对样品的力学性质和变形效果进行仿真模拟和分析。比对仿真结果和实验结果，确定模型参数。

（3）实验：在实验室里搭建试验平台，对设计出的变结构构件进行控制试验，并对试验数据进行分析。

5.预期结果

通过本研究，期望达到如下预期结果：

（1）了解SMA的基本特性，掌握其应变和温度等因素之间的关系，研究应用SMA的变结构构件的基础数量模型。

（2）研究不同的变结构控制方法，分析其特点，选出最优化的控制方法。

（3）研究设计具有良好性能的变结构构件，同时考虑控制方法的实际应用情况。

（4）实验验证研究中所得出的结论和推论，并同时进一步完善研究结果。

6.意义和对策

本研究的意义主要在于解决航天器变结构构件在太空环境中容易发生的问题，提高其可靠性和使用寿命。同时，对于SMA材料的研究也有一定的推动作用。对于以后的工程设计和制造也会有一定的借鉴作用。