(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210939637.1 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 北京空间机电研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 9201信箱5分箱 (72)发明人 郭容光　王小勇　王伟之　王巧霞　 朱志豪　邸晶晶　王庆雷　丁世涛　 田国梁　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 张晓飞 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种曲率可调分块式反射镜 仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种曲率可调分块式反射镜 仿真方法， 步骤如下： 步骤一， 根据曲率可调分块 式反射镜的设计方案建立参数化模型； 步骤二， 用PATRAN运行参数化模型并提交NASTRAN计算； 步骤三， 计算曲率可调分块式反射镜的面形和促 动元件状态参数。 本发明与现有技术相比， 分块 式反射镜的设计方案修改后， 只需修改参数化模 型中对应的参数， 就能快速建立修改后的有限元 模型， 极大地提高了模型重建的效率。 参数化模 型可输出包含计算面形和促动元件状态参数所 需信息的文本文件， 后处理程序可直接读取这些 文件， 替代了对模型信息的人工提取和输入。 后 处理程序可实现对给定曲率调整量下分块镜的 残余面形误差、 促动元件所需的输入信号和促动 力的计算。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 115392072 A 2022.11.25 CN 115392072 A 1.一种曲率可调分块式反射镜 仿真方法， 其特 征在于： 包括： 根据曲率可调分块式反射镜的设计方案确定建立曲率可调分块式反射镜参数化模型 所需的参数并建立 参数化模型； 用PATRAN运行参数化模型， 生成包含镜面节点和促动元件安装节点位置信息的分析文 件； 将分析文件提交NASTRAN计算后， 生成结果文件； 根据分析文件和结果文件的数据信息， 计算得到曲率调整后分块式反射镜的面形误 差、 促动元件输入信号和促动元件促动力。 2.根据权利要求1所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 所述参数 化模型采用PATRAN的二次开发工具PCL建立。 3.根据权利要求2所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 所述建立 的参数化模型中， 促动元件为1D简化模型， 通过温度载荷引起的热变形模拟促动元件的伸 缩， 某数值温度载荷引起的1D简化模 型的伸缩量与该数值输入信号引起的促动元件的伸缩 量相同。 4.根据权利要求3所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 1D简化模 型的长度L为促动元件长度， 1D简化模 型材料的弹性模量E＝KL/A， 热涨系数CTE＝ △L/L/△ V； 其中△L为促动元件的行程， △V为促动元件有 △L行程时需要的输入信号， K为促动元件 刚度， A为1D 简化模型的截面积。 5.根据权利要求1所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 所述分析 文件包含反射镜光学参数、 促动元件安装点节点编号、 促动元件性能参数。 6.根据权利要求5所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 所述结果 文件包含反射镜 镜面节点 位移信息、 促动元件安装节点多点约束力 信息的结果文件。 7.根据权利要求1所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 计算反射 镜面形误差和促动元件输入信号的方法采用影响函数伪逆矩阵法， 即给定曲率调整量下促 动元件所需的输入信号t＝M‑1d， 曲率调整后镜面节点沿光轴方向的矢高残余误差g＝d ‑Mt； 其中M‑1为促动元件影响函数矩阵的伪逆矩阵， d为给定曲率调 整量下镜面节点所需的矢 高 变化量。 8.根据权利要求1所述的一种曲率可调分块式反射镜仿真方法， 其特征在于， 所述计算 促动元件促动力， 包括： 按促动元件安装节点编 号读取促动元件安装节点的位置和安装节点的多点约束力； 每 个促动元件有2个安装节点， 设第j个促动元件节点1的位置为(x1， y1， z1)， 节点2的位置为 (x2， y2， z2)， 则沿促动元件j轴线的向量a＝(x2‑x1， y2‑y1， z2‑z1)； 设单个促动元件i有单位输 入信号时， 促动元件j安装节点2的多点约束力bi＝(Fxi， Fyi， Fzi)， 其中i∈[1,n]， n为促动 元件数量； 设在给定曲率调整量时计算得到的促动元件的输入信号t＝(t1， t2， ...,tn)， 则 在输入信号t时， 促动元件j节点2的多点约束力c＝b1t1+b2t2+...+bntn； 通过向量点积计算得到促动元件j的促动力为F＝a ·c/|a|， 其中F>0时促动力为拉力， F<0时促动力为推力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115392072 A 2一种曲率可调分块式反射 镜仿真方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种仿真方法， 具体涉及一种曲率可调分块式反射镜 仿真方法。 背景技术 [0002]曲率可调分块式反射镜中集成了促动元件， 通过控制促动元件可实现对分块镜曲 率的调整。 多块曲率可调分块式反射镜可拼接成一块更大 口径的反射镜， 相比整体式反射 镜， 拼接式反射镜可降低反射镜的重量， 实现更大的口径， 提高工程可行性。 分块式反射镜 的光机集成分析通常采用有限元软件建立模型并进行分析计算， 获得计算结果后用专用程 序或软件对结果进行后处理以得到反射镜的光学性能和促动元件的输入信号。 现有技术在 建立分块式反射镜有限元模型时通常先在三 维设计软件中建立几何模型， 然后 将几何模型 导入有限元前 处理软件进 行网格划分和分析设置， 如果设计发生更改则需要 人工重复该过 程。 现有技术向后处理程序或软件输入所需的模型信息和有限元计算结果时需要人工操 作。 现有技术可计算反射镜的面形误差和促动元件的输入信号， 不能计算促动元件的促动 力。 发明内容 [0003]本发明解决的技术问题是： 克服现有技术的不足， 提供一种曲率可调分块式反射 镜仿真方法， 避免了分块式反射镜光机集成仿真过程中大量重复的人工操作， 集成了促动 元件促动力的计算， 提高了 仿真的效率。 [0004]本发明的技 术方案是： 一种曲率可调分块式反射镜 仿真方法， 包括： [0005]根据曲率可调分块式反射镜的设计方案确定建立曲率可调分块式反射镜参数化 模型所需的参数并建立 参数化模型； [0006]用PATRAN运行参数化模型， 生成包含镜面节点和促动元件安装节点位置信息的分 析文件； 将分析文件提交NASTRAN计算后， 生成结果文件； [0007]根据分析文件和结果文件的数据信息， 计算得到曲率调整后分块式反射镜的面形 误差、 促动元件输入信号和促动元件促动力。 [0008]所述参数化模型采用PATRAN的二次开发工具PCL建立。 [0009]所述建立的参数化模型中， 促动元件为1D简化模型， 通过温度载荷引起的热变形 模拟促动元件的伸缩， 某数值温度载荷引起的1D简化模型的伸缩量与该数值输入信号引起 的促动元件的伸缩量相同。 [0010]1D简化模型的长度L为促动元件长度， 1D简化模型材料的弹性模量E＝KL/A， 热涨 系数CTE＝ △L/L/△V； 其中△L为促动元件的行程， △V为促动元件有 △L行程时需要的输入 信号， K为 促动元件刚度， A为1D 简化模型的截面积。 [0011]所述分析文件包含反射镜光学参数、 促动元件安装点节点编号、 促动元件性能参 数。 [0012]所述结果文件包含反射镜镜面节点位移信息、 促动元件安装节点多点约束力信息说　明　书 1/3 页 3 CN 115392072 A 3