不确定性MDO理论及其在卫星总体设计中的应用研究

发布时间：2017-05-11 16:10

  本文关键词：不确定性MDO理论及其在卫星总体设计中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着空间技术的不断提高和应用需求的不断发展,对卫星的稳健性和可靠性提出了越来越高的要求。论文从提高卫星设计质量的角度出发,对不确定性多学科设计优化(Uncertainty Multidisciplinary Design Optimization,UMDO)的理论及应用进行了系统研究,初步形成了一套完整的不确定性MDO方法,并将其应用于可接受在轨服务小卫星总体设计优化问题中。 首先,研究了不确定性理论。阐述了不确定性MDO基本概念,研究了不确定性分类与建模方法、不确定性分析方法和约束可靠性等效处理方法,为实现不确定性MDO对不确定性因素进行合理有效的管理、分析和计算提供了技术途径。 其次,研究了试验设计与近似建模方法。提出了基于最优拉丁超立方设计的序贯分组试验设计方法,以及基于序贯分组试验设计和Kriging函数的改进序贯近似建模方法。该方法能够在保证近似精度的要求下减少建模所需的样本数量,从而有效地解决复杂系统近似建模的计算复杂性问题。 然后,研究了不确定性MDO优化过程。以并行子空间优化过程为基础,提出了基于探测加点和限制记忆法的加速响应面逼近策略,以及基于对策论的混合子空间组织方法。在此基础上集成不确定性设计优化方法,形成了基于对策论的混合子空间不确定性MDO优化过程GBCSSUO(Game theory Based CompositeSubSpace Uncertainty Optimization)。通过GBCSSUO的有效组织,能够使不确定性MDO的计算复杂度得以降低,优化效率得到提高。 最后,以可接受在轨服务小卫星为对象,对不确定性MDO在卫星总体设计中的应用进行研究。根据对地观测和可接受在轨服务的任务需求,初步设计了小卫星总体方案,建立了总体设计学科模型及其不确定性模型。采用GBCSSUO对总体多学科设计优化问题进行集成实现与优化求解,结果较好的验证了GBCSSUO的可行性和有效性,并给出了满足稳健性和可靠性要求的较优的总体设计方案。 论文对不确定性MDO理论进行了系统研究,并将其应用于可接受在轨服务小卫星的总体设计优化中,为促进不确定性MDO方法在卫星总体设计中的应用提供了一套较好的思路和方法,为提高卫星总体设计水平奠定了良好的基础。论文在卫星总体设计中引入可接受在轨服务的设计思想,对可接受在轨服务卫星的总体设计进行了初步探索,对我国开展可接受在轨服务卫星的研究具有一定参考价值。
【关键词】：不确定性MDO 试验设计 近似建模 不确定性MDO优化过程 可接受在轨服务卫星
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：V423.41
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 论文研究背景与意义14-15
• 1.2 不确定性 MDO概述15-21
• 1.2.1 不确定性 MDO理论框架及关键技术分析15-17
• 1.2.2 不确定性 MDO研究进展17-21
• 1.3 可接受在轨服务卫星总体设计概述21-23
• 1.3.1 可接受在轨服务卫星研究进展21-22
• 1.3.2 可接受在轨服务卫星总体设计关键技术分析22-23
• 1.4 论文主要研究内容23-25
• 第二章 不确定性理论基础25-38
• 2.1 基本概念25-28
• 2.2 不确定性分类与建模方法28-30
• 2.2.1 不确定性分类28-29
• 2.2.2 不确定性建模方法29
• 2.2.3 不确定性参数灵敏度分析方法29-30
• 2.3 不确定性分析方法30-34
• 2.3.1 不确定性传递分析方法30-32
• 2.3.2 约束可靠度分析方法32-34
• 2.4 约束可靠性等效处理方法34-37
• 2.4.1 概率分布矩配比法35
• 2.4.2 最坏可能分析法35-36
• 2.4.3 角空间分析法36
• 2.4.4 方差模型分析法36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 基于序贯分组试验设计和 Kriging函数的改进序贯近似建模方法38-55
• 3.1 近似建模方法概述38-40
• 3.2 序贯分组试验设计方法40-45
• 3.2.1 试验设计方法的比较与选取40-43
• 3.2.2 基于最优LHD的序贯分组试验设计方法43-45
• 3.3 Kriging函数近似建模方法45-47
• 3.4 基于序贯分组试验设计和 Kriging函数的改进序贯近似建模方法47-53
• 3.4.1 算法模型与流程47-49
• 3.4.2 算例分析49-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 基于对策论的混合子空间不确定性 MDO优化过程55-78
• 4.1 并行子空间优化过程55-59
• 4.1.1 基于响应面的并行子空间优化过程55-57
• 4.1.2 基于加速响应面逼近的改进并行子空间优化过程57-59
• 4.2 基于对策论的混合子空间优化过程59-70
• 4.2.1 对策论概述60-62
• 4.2.2 算法模型与流程62-65
• 4.2.3 算例分析65-70
• 4.3 基于对策论的混合子空间不确定性 MDO优化过程70-76
• 4.3.1 基本思想70-71
• 4.3.2 算法模型与流程71-73
• 4.3.3 算例分析73-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第五章 可接受在轨服务小卫星总体设计78-91
• 5.1 任务需求与功能分析78
• 5.2 可接受在轨服务对地观测小卫星总体方案初步设计78-86
• 5.2.1 轨道类型选择78-79
• 5.2.2 模块化设计79-84
• 5.2.3 构型与布局设计84-86
• 5.3 可接受在轨服务对地观测小卫星总体设计学科模型86-90
• 5.3.1 轨道模型86
• 5.3.2 分系统模型86-89
• 5.3.3 学科关系分析89-90
• 5.4 本章小结90-91
• 第六章 可接受在轨服务小卫星总体不确定性设计优化91-103
• 6.1 不确定性设计优化问题描述91-92
• 6.1.1 优化目标91
• 6.1.2 约束条件91-92
• 6.1.3 不确定性设计优化问题数学表述92
• 6.2 设计优化的不确定性因素建模92-96
• 6.2.1 结构不确定性92-93
• 6.2.2 轨道与有效载荷分辨率不确定性93-94
• 6.2.3 其他分系统质量与功率估算不确定性94
• 6.2.4 不确定性设计变量和系统参数的显著性分析94-96
• 6.3 GBCSSUO优化过程的集成与实现96-98
• 6.4 优化结果与分析98-102
• 6.5 本章小结102-103
• 结束语103-106
• 致谢106-108
• 参考文献108-117
• 作者在学期间取得的学术成果117

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈小前;姚雯;魏月兴;赵勇;;飞行器多学科设计优化理论的工程应用[J];国防科技大学学报;2011年05期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 许林;飞行器MDO过程及相关技术研究与应用[D];国防科学技术大学;2009年

2 常辉;卫星星座协同优化设计研究[D];华中科技大学;2013年

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4 黄盈;飞行/推进综合控制系统优化设计方法研究[D];南昌航空大学;2012年

5 马石磊;不确定性MDO在驱动桥壳轻量化设计中的应用[D];山东大学;2013年

  本文关键词：不确定性MDO理论及其在卫星总体设计中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：357598