適応構造システムによる宇宙用展開アンテナの高精度化

昨年度はアンテナ1/6要素モデルに対し, 単一の誤差モードを扱った最適設計ならびに実験検証を行った. 一方, 実際には, 複数の誤差モードに対応できる必要があるとともに, 光学上の要求から特定の誤差モードを除去できるアンテナシステムを設計することが求められる, そこで今年度は, アンテナ全体モデルに対して特定かつ複数の誤差モードを除去可能な最適設計方法の検討ならびに実験検証を行った.最適設計方法の検討では, 特定かっ複数の誤差モードを除去可能な最適設計方法の定式化を行った. 複数の誤差モードを除去可能にするため, 除去すべき各誤差モードの寄与分が明確となる残留誤差ベクトルを導入した. また, 構造制御同時最適化の計算効率を向上させるため, アクチュエータ配置に対する制約条件を提案した. 以上の結果, 提案したアクチュエータ配置の制約条件を用いることによって, 最適化の計算効率を向上できることが示されたとともに, 最適設計に対するアクチュエータ配置の影響が大きいことが明らかとなった.実験検証では, 直径300mmのアンテナ鏡面を6本のアクチュエータで制御するアンテナシステムを想定し, 上記の最適設計方法を用いた設計ならびに形状制御実験を行った. 最適設計では, 誤差モードとしてZernike多項式のランダムな組み合わせ5パターンを仮定し, 鏡面誤差を目的関数とした設計を行った. また, 設計で得られたアンテナシステムを製造し, 実験を行った結果, 設計時に解析した形状と実験で得られた形状がほぼ一致したため, 最適設計したアンテナシステムの実現性を検証することができた.

昨年度はアンテナ1/6要素モデルに対し, 単一の誤差モードを扱った最適設計ならびに実験検証を行った. 一方, 実際には, 複数の誤差モードに対応できる必要があるとともに, 光学上の要求から特定の誤差モードを除去できるアンテナシステムを設計することが求められる, そこで今年度は, アンテナ全体モデルに対して特定かつ複数の誤差モードを除去可能な最適設計方法の検討ならびに実験検証を行った.最適設計方法の検討では, 特定かっ複数の誤差モードを除去可能な最適設計方法の定式化を行った. 複数の誤差モードを除去可能にするため, 除去すべき各誤差モードの寄与分が明確となる残留誤差ベクトルを導入した. また, 構造制御同時最適化の計算効率を向上させるため, アクチュエータ配置に対する制約条件を提案した. 以上の結果, 提案したアクチュエータ配置の制約条件を用いることによって, 最適化の計算効率を向上できることが示されたとともに, 最適設計に対するアクチュエータ配置の影響が大きいことが明らかとなった.実験検証では, 直径300mmのアンテナ鏡面を6本のアクチュエータで制御するアンテナシステムを想定し, 上記の最適設計方法を用いた設計ならびに形状制御実験を行った. 最適設計では, 誤差モードとしてZernike多項式のランダムな組み合わせ5パターンを仮定し, 鏡面誤差を目的関数とした設計を行った. また, 設計で得られたアンテナシステムを製造し, 実験を行った結果, 設計時に解析した形状と実験で得られた形状がほぼ一致したため, 最適設計したアンテナシステムの実現性を検証することができた.