近日，西安电子科技大学机电工程学院/电子装备机电耦合国家级重点实验室杜敬利教授团队在大型空间可展开天线领域取得重要进展。针对大型空间可展开网状反射面天线在轨环境下的型面精度保持需求，团队提出一套融合分布式模型预测控制、动态子结构建模与高密度微型作动器驱动的型面主动调控技术体系，为柔性空间结构误差预测、约束处理与实时补偿提供了系统化解决方案。
相关研究成果以《Distributed active surface compensation for large space-borne mesh reflectors》为题，发表于机械领域国际顶级期刊《International Journal of Mechanical Sciences》。西安电子科技大学为通讯单位，博士研究生任志威为第一作者，杜敬利教授为通讯作者。
“可以把大型空间天线看作一个非常复杂的柔性结构，在太空环境中容易因温度变化、振动等因素发生形变，影响信号收发精度。”杜敬利教授解释道，“我们的核心目标，就是为它装上‘智能神经’，使其能够自主感知形变、协同调整形态，始终维持最佳工作状态。”
分布式模型预测控制策略、索网调控过程及闭环实验控制效果
研究过程中，团队创新提出多层级动态子系统模型构建方法与分布式模型预测控制策略。通过将复杂的大口径柔性天线拆解为若干可独立求解的局部子系统，结合显式Newmark-β积分与动态子结构技术，原本庞大的结构动力学预测问题实现分布式处理，大幅提升了实时控制的计算效率与并行性。各子控制器基于本地预测数据，借助信息耦合与协调机制达成全局协同优化，为大规模作动器阵列的高效协调控制筑牢理论根基。
在实验验证阶段，团队搭建起一套3米口径网状反射面天线样机的闭环主动测控平台。该平台集成自主研制的微型机电作动器阵列、动态测量系统与实时控制处理单元，可对反射面型面误差开展高精度感知与实时反馈。各子控制器依据局部误差信息，通过滚动优化策略协调驱动作动器阵列，完成型面误差的自适应补偿，构建起“感知－决策－执行”的完整闭环控制链路。
近年来，依托电子装备机电耦合国家级重点实验室这一平台，杜敬利教授团队聚焦大型柔性天线型面感知、动力学分析与控制、机电耦合优化设计等方向持续攻关，已在《Acta Astronautica》《Aerospace Science and Technology》《机械工程学报》等国内外重要期刊发表系列成果。
未来，团队将围绕在轨型面实时感知、预测控制算法优化、作动器协同容错等方向深化研究，推动主动型面控制技术在下一代大型空间反射面天线中实现工程化应用。“这项研究不仅为空间天线型面控制提供了全新思路，也为其他大型柔性航天结构的在轨调控提供了重要借鉴。”杜敬利表示，“我们希望这些技术能早日应用于我国未来重大航天任务，助力‘智慧太空’建设。”（中国日报陕西记者站 编辑：秦峰 通讯员：王冠玉）
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