题目：空间薄膜充气结构形面控制技术研究

空间薄膜充气结构在轨服役过程中主要依靠太阳光压作用获得推进，因而对结构的形状精度要求很高。由于空间载荷环境复杂，薄膜结构自身阻尼较小，受到外界激励扰动后不易恢复，结构动态响应特性复杂，严重影响结构的形状，因而掌握空间薄膜充气结构的动力学特性并对结构形状进行控制，是维持航天器姿态控制和运动控制的重要前提。故本文对空间薄膜充气结构形状控制技术进行了深入的研究。

首先，本文对空间薄膜充气结构的研究现状进行了概述，在分析空间薄膜充气结构特点和受力特性的基础上，对薄膜结构进行了适当的简化，并在有限元软件中完成结构的三维有限元建模。

然后，利用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN强大的分析功能，分别对完整的薄膜结构和桁架支撑结构进行了模态分析。在模态分析的基础上，确定薄膜结构所受外部激励的作用形式，得到完整的薄膜结构和桁架支撑结构的动力学响应特性。

最后，采用桁架控制方案对空间薄膜充气结构的形状进行控制，以压电薄膜材料作为控制的主动元件，在MATLAB中建立控制模型，以主动元件的控制能量为目标函数，利用遗传算法对主动元件的位置进行优化配置，在此基础上基于线性二次型最优控制理论，实现薄膜结构的形状控制。

结果表明，基于压电薄膜材料的主动控制，能够在复杂的载荷环境下维持对空间薄膜充气结构的形状控制，使结构形状满足姿轨控制的要求。本文的研究为空间薄膜充气结构在结构设计、形面主动控制及未来航天领域的应用奠定了坚实的理论基础。