航天器多舱段组件分配与布局优化方法
发布时间：2021-04-27 18:16
随着火箭推进技术的发展以及航天任务日趋复杂,航天器舱段和有效载荷数量增多,导致航天器总体方案设计难度增加。航天器舱内仪器、设备（组件）布局问题是航天器总体设计的重要组成部分,直接影响航天器的动力学性能、控制性能、使用寿命,甚至关系到航天任务的成败。本文研究航天器多舱段组件分配与布局优化设计问题。过去航天器多舱段一般在给定不可变组件分配方案下进行组件布局设计,不讨论组件在各舱段分配问题,因此限制了组件在各舱段的分配机会。如果各舱段的组件质量、体积等分配不合理,难以通过后续的组件布局设计进行改善,甚至无法达到技术指标要求。为了避免这种情况,应对组件在航天器多舱段的分配进行优化,组件分配方案需用组件布局进行评价。因此需要研究航天器多舱段组件分配与布局集成优化问题,以进一步提高这类多舱段航天器组件布局设计水平。本文建立航天器多舱段组件分配与布局优化数学模型,以质量特性作为主要优化目标,约束条件包括几何不干涉性、热干涉及电磁兼容,以及安装维护要求等,并给出它们的计算方法。主要研究内容和创新性工作如下。（1）针对具有2个支承面的返回式卫星回收舱组件布局问题,建立了以改进质量特性、空间利用率和再入稳...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外相关工作研究进展
1.2.1 航天器舱组件布局
1.2.2 航天器舱组件分配
1.2.3 存在的问题
1.3 主要研究内容和组织结构
2 航天器多舱段组件分配与布局优化模型
2.1 组件分配与布局优化问题概述
2.2 组件分配与布局优化数学模型
2.2.1 空间坐标系
2.2.2 组件模型
2.2.3 设计变量
2.2.4 性能指标
2.2.5 约束条件
2.2.6 优化模型
2.3 本章小结
3 禁忌搜索与差分进化算法的卫星回收舱组件布局
3.1 返回式卫星回收舱组件分配与布局优化问题模型
3.1.1 问题概述
3.1.2 数学模型
3.2 组件分配和布局的启发式规则
3.3 基于启发式规则的组件分配方法
3.3.1 初始化组件分配
3.3.2 组件再分配
3.3.3 基于禁忌搜索的组件再分配实现
3.4 组件布局优化
3.5 组件分配与布局集成优化
3.6 返回式卫星回收舱案例计算
3.6.1 已知条件
3.6.2 计算结果及讨论
3.7 本章小结
4 拟逐步回归优化方法的通信卫星舱组件布局
4.1 国际通信卫星舱组件分配与布局优化问题模型
4.1.1 问题概述
4.1.2 数学模型
4.2 拟逐步回归的组件分配与布局集成优化方法
4.2.1 拟逐步回归方法概述
4.2.2 国际通信卫星舱组件分配与布局优化问题分析
4.2.3 组件分配方法
4.2.4 组件布局方法
4.2.5 拟逐步回归的组件分配与布局集成优化
4.3 国际通信卫星舱案例计算
4.3.1 案例说明
4.3.2 算法设置
4.3.3 计算结果与讨论
4.4 返回式卫星回收舱案例计算
4.5 本章小结
5 成组分配多目标优化算法的空间燃料站组件布局
5.1 空间燃料站组件总体布局优化问题模型
5.1.1 问题概述
5.1.2 数学模型
5.2 空间燃料站组件总体布局优化分步求解方法
5.2.1 功能舱贮箱优化模型求解过程
5.2.2 服务舱设备布局优化模型求解过程
5.2.3 多目标布局优化求解过程
5.2.4 总体布局优化求解过程
5.3 空间燃料站组件总体布局案例计算
5.3.1 已知条件
5.3.2 计算结果及讨论
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国航天领域军民融合深度发展策略研究[J]. 李向阳. 西北工业大学学报(社会科学版). 2018(02)
[2]我国GEO航天器总体综合优化技术研究进展[J]. 陈余军,王敏,刘波. 宇航总体技术. 2018(03)
[3]多约束飞机设备舱布局设计方法[J]. 解卫华,韩晓建. 电光与控制. 2018(08)
[4]基于动力学响应的多组件系统布局优化方法[J]. 曹旭康,汪文虎,蒋睿嵩,王楠. 计算力学学报. 2018(02)
[5]舱内功能及人机工效导向的载人潜水器工作舱布局设计方法[J]. 陈登凯,范昱,张帅,曲俊霖. 中国舰船研究. 2018(02)
[6]汽车发动机舱散热组件布局仿真优化[J]. 刘传波,鲁力,莫易敏,李鹏,杨宇. 汽车工程. 2018(03)
[7]国外航天军民融合发展研究及对我国的启示[J]. 董景龙. 中国航天. 2017(08)
[8]基于Wang-Landau抽样的带静不平衡约束的简化卫星舱布局方法[J]. 刘景发,黄娟,蒋宇聪,刘文杰,郝亮. 计算机科学. 2016(12)
[9]一种基于新的势能曲面变平的卫星舱布局问题的启发式方法（英文）[J]. Jing-fa LIU,Juan HUANG,Gang LI,Wen-jie LIU,Ting-zhao GUAN,Liang HAO. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(10)
[10]Multi-objective layout optimization of a satellite module using the Wang-Landau sampling method with local search[J]. Jing-fa LIU,Liang HAO,Gang LI,Yu XUE,Zhao-xia LIU,Juan HUANG. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(06)
博士论文
[1]具有性能约束的三维布局优化的理论及算法[D]. 铁军.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]飞行器多舱段多组件结构系统布局优化设计[D]. 郭文杰.西北工业大学 2017
[2]简化卫星返回舱组件分配与布局优化方法[D]. 崔宗泰.大连理工大学 2015
本文编号：3163934
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外相关工作研究进展
1.2.1 航天器舱组件布局
1.2.2 航天器舱组件分配
1.2.3 存在的问题
1.3 主要研究内容和组织结构
2 航天器多舱段组件分配与布局优化模型
2.1 组件分配与布局优化问题概述
2.2 组件分配与布局优化数学模型
2.2.1 空间坐标系
2.2.2 组件模型
2.2.3 设计变量
2.2.4 性能指标
2.2.5 约束条件
2.2.6 优化模型
2.3 本章小结
3 禁忌搜索与差分进化算法的卫星回收舱组件布局
3.1 返回式卫星回收舱组件分配与布局优化问题模型
3.1.1 问题概述
3.1.2 数学模型
3.2 组件分配和布局的启发式规则
3.3 基于启发式规则的组件分配方法
3.3.1 初始化组件分配
3.3.2 组件再分配
3.3.3 基于禁忌搜索的组件再分配实现
3.4 组件布局优化
3.5 组件分配与布局集成优化
3.6 返回式卫星回收舱案例计算
3.6.1 已知条件
3.6.2 计算结果及讨论
3.7 本章小结
4 拟逐步回归优化方法的通信卫星舱组件布局
4.1 国际通信卫星舱组件分配与布局优化问题模型
4.1.1 问题概述
4.1.2 数学模型
4.2 拟逐步回归的组件分配与布局集成优化方法
4.2.1 拟逐步回归方法概述
4.2.2 国际通信卫星舱组件分配与布局优化问题分析
4.2.3 组件分配方法
4.2.4 组件布局方法
4.2.5 拟逐步回归的组件分配与布局集成优化
4.3 国际通信卫星舱案例计算
4.3.1 案例说明
4.3.2 算法设置
4.3.3 计算结果与讨论
4.4 返回式卫星回收舱案例计算
4.5 本章小结
5 成组分配多目标优化算法的空间燃料站组件布局
5.1 空间燃料站组件总体布局优化问题模型
5.1.1 问题概述
5.1.2 数学模型
5.2 空间燃料站组件总体布局优化分步求解方法
5.2.1 功能舱贮箱优化模型求解过程
5.2.2 服务舱设备布局优化模型求解过程
5.2.3 多目标布局优化求解过程
5.2.4 总体布局优化求解过程
5.3 空间燃料站组件总体布局案例计算
5.3.1 已知条件
5.3.2 计算结果及讨论
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国航天领域军民融合深度发展策略研究[J]. 李向阳. 西北工业大学学报(社会科学版). 2018(02)
[2]我国GEO航天器总体综合优化技术研究进展[J]. 陈余军,王敏,刘波. 宇航总体技术. 2018(03)
[3]多约束飞机设备舱布局设计方法[J]. 解卫华,韩晓建. 电光与控制. 2018(08)
[4]基于动力学响应的多组件系统布局优化方法[J]. 曹旭康,汪文虎,蒋睿嵩,王楠. 计算力学学报. 2018(02)
[5]舱内功能及人机工效导向的载人潜水器工作舱布局设计方法[J]. 陈登凯,范昱,张帅,曲俊霖. 中国舰船研究. 2018(02)
[6]汽车发动机舱散热组件布局仿真优化[J]. 刘传波,鲁力,莫易敏,李鹏,杨宇. 汽车工程. 2018(03)
[7]国外航天军民融合发展研究及对我国的启示[J]. 董景龙. 中国航天. 2017(08)
[8]基于Wang-Landau抽样的带静不平衡约束的简化卫星舱布局方法[J]. 刘景发,黄娟,蒋宇聪,刘文杰,郝亮. 计算机科学. 2016(12)
[9]一种基于新的势能曲面变平的卫星舱布局问题的启发式方法（英文）[J]. Jing-fa LIU,Juan HUANG,Gang LI,Wen-jie LIU,Ting-zhao GUAN,Liang HAO. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(10)
[10]Multi-objective layout optimization of a satellite module using the Wang-Landau sampling method with local search[J]. Jing-fa LIU,Liang HAO,Gang LI,Yu XUE,Zhao-xia LIU,Juan HUANG. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(06)
博士论文
[1]具有性能约束的三维布局优化的理论及算法[D]. 铁军.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]飞行器多舱段多组件结构系统布局优化设计[D]. 郭文杰.西北工业大学 2017
[2]简化卫星返回舱组件分配与布局优化方法[D]. 崔宗泰.大连理工大学 2015
本文编号：3163934
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