简化卫星返回舱组件分配与布局优化方法

发布时间：2017-12-26 02:05

  本文关键词：简化卫星返回舱组件分配与布局优化方法　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：卫星舱设备布局设计是卫星总体设计的重要组成部分,该布局方案的优劣直接关系着卫星的性能、寿命、成本乃至成败。国内外关于航天器(含卫星)舱设备布局优化设计研究至今已有20余年历史,已取得可喜的进展,但是过去关于卫星舱设备(组件)布局优化的研究着重于组件布局问题研究,缺乏组件分配问题的讨论。该组件分配方式一般是在初始化时一次性将组件分配到卫星舱各舱段或支承板基面,然后进行组件布局优化。这种初始化时一次性给定组件分配方案,在后续布局优化迭代过程中不再改变的组件分配方式称之为静态组件分配。如果组件在不同舱段(或支承板基面)分配不合理,在后续布局优化迭代过程中组件又无法进行动态重新分配,这将致使布局优化质量的提高受到严重限制,甚至使布局优化方案设计指标达不到许用值要求。近年来,随着多舱段(或多支承板基面)卫星舱设计的技术指标精度需求日益提高,因此在多舱段卫星舱设备布局优化设计中,考虑如何有效地求解多舱段卫星舱布局优化问题的组件分配问题已被提上日程。为此,本文以简化的返回式卫星回收舱为研究背景,提出组件分配与布局集成优化问题研究,提出一种组件分配与布局集成优化方法——禁忌搜索/改进粒子群混合算法(TS/APSO)。本文采用禁忌算法(TS)实现动态组件分配,采用改进粒子群算法(APSO)实现组件布局,进而将二者结合。本文的工作主要包括以下三个方面：(1)提出一种动态组件分配方式。在布局优化迭代过程中,采用改进的禁忌算法(TS)实现组件在不同舱段(支承板基面)间的重新分配。(2)提出一种组件分配和布局集成优化方法。采用禁忌算法(TS)实现组件分配,采用改进粒子群算法(APSO)实现组件布局,以及对动态组件分配方案的优劣评价,进而将二者结合,给出一种组件分配与布局集成优化方法——禁忌搜索/改进粒子群混合算法(TS/APSO)。(3)给出一种组件跨舱段迁移或互换方式,以提高组件分配与布局集成优化方法计算效率。在集成优化方法中,由于组件的动态分配方案优劣需用其布局优化结果评价,故需反复进行组件布局,计算量大。为减少计算耗时,本文给出组件跨支承板基面(跨舱段)迁移或互换方式,使禁忌算法邻域搜索具有一定的范围,不再完全随机,减小邻域方案个数,减小分配方案评价次数,进而减小计算耗时。经简化卫星返回舱组件分配与布局集成优化设计案例数值仿真实验表明,本文组件分配与布局集成优化算法提高了卫星舱布局优化精度；本文组件跨支承面迁移或互换方式,显著地减小了计算耗时,提高了算法计算效率。本文课题以简化卫星返回舱组件布局优化设计为研究背景,给出一种组件分配与布局集成优化方法,为多舱段(或多支承板基面)卫星舱设备布局优化设计提供一种新方法。本文方法有助于航天器舱设备布局设计,期望也有助于多舱段(或多支承板基面)的装备舱(如汽车发动机舱、特种车辆动力舱、船舶动力舱)设备布局设计。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V423.4

【参考文献】

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本文编号：1335352