一种考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法技术

技术编号:44723230 阅读:23 留言:0更新日期:2025-03-21 17:50
本发明专利技术公开了一种考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,预设航天器舱以及多个待布局组件的外形尺寸并分别进行近似描述,得到三维近似模型,根据三维近似模型设置Φ函数并计算非干涉约束,设置质心误差约束和安全距离约束,计算航天器的转动惯量,对航天器的结构进行有限元分析,设置特征方程并求解,得到航天器的振动频率,以航天器的转动惯量和振动频率为优化目标,以非干涉约束、质心误差约束以及安全距离约束为约束项构建航天器组件布局双目标优化模型,对航天器组件布局双目标优化模型优化求解,得到满足约束条件的航天器组件布局优化方案。该方法可高效精确的处理同时考虑质量特性和振动频率特性的航天器组件布局优化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器设计,尤其是涉及一种考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法


技术介绍

1、航天器设计的关键任务在于能够使航天器在限定质量、体积等约束条件下装载高精密仪器设备,长期可靠地在轨道上运行。航天器组件布局设计是指在满足一些必要约束的前提下,将若干个待布局组件摆放在一个给定的有限航天器空间中,以达到某种性能指标最优。执行不同任务的组件之间需要合理地控制间隔来保证工作的独立性和高效性,执行同一任务的不同组件之间需要恰当地排列放置的来保证工作的一致性和准确性。

2、目前航天器组件的布局方案设计主要依赖于工程师的经验,给出若干个较优的满足航天器飞行任务需求的布局方案。然而随着航天器组件的数量增多,考虑航天器在轨运行的复杂工况条件下,仅仅依靠经验来提升布局方案效果的难度大大增加。因此使用航天器组件布局方案的智能优化设计,可以实现缩短航天器设计周期、节约研制成本、提高航天器整体性能的效果。

3、布局问题理论上是一个np-hard问题,航天器布局优化问题属于一类带性能约束的布局问题,考虑航天器性能目标的优化设计问题解空间具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,S2中的非干涉约束具体用公式表示为:

3.如权利要求2所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,S3中的质心误差约束具体用公式表示为:

4.如权利要求3所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,S4中的安全距离约束具体用公式表示为:

5.如权利要求4所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,S5中对航天器的...

【技术特征摘要】

1.一种考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,s2中的非干涉约束具体用公式表示为:

3.如权利要求2所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,s3中的质心误差约束具体用公式表示为:

4.如权利要求3所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,s4中的安全距离约束具体用公式表示为:

5.如权利要求4所述的考虑转动惯量和振动频率的航天器组件布局优化方法,其特征在于,s5中对航天器的结构进行有限元分析,得到全局刚度矩阵和全局质量矩阵,根据全局刚度矩阵和全局质量矩阵设置特征方程并求解,得到航天器的振动频率,具体过程如下:

6.如权利要求5所述的考虑转动惯量和振...

【专利技术属性】
技术研发人员:丛威赵勇都柄晓绳涛李松亭宋新
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
类型:发明
国别省市:

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