基于支持向量拟合代理模型的卫星多学科设计优化

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1、第46卷第3期2014年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astr。nauticsV01．46No．3Jun．2014基于支持向量拟合代理模型的卫星多学科设计优化史人赫刘莉龙腾郭晓松彭磊(北京理工大学宇航学院，北京，100081)摘要：为了提高卫星的设计质量与效率，建立以卫星总质量最小为优化目标的多学科设计优化问题，主要考虑轨道、有效栽荷、电源和结构4个分系统的设计并梳理其耦合关系，整理并建立了较为详细且贴近工程实际的学科分析模型。本文提出了基于支持向量拟舍(Supportve

2、ctorregression，SVR)代理模型的优化策略，并将其应用于海洋卫星多学科设计优化中。本文算例卫星参考海洋一号卫星(HY_1)，优化后整星质量相对于初始质量下降了约14．1％。优化结果表明了卫星多学科优化设计(Multidisciplnarydesignoptimization，MDO)模型的合理性和该优化策略的有效性，为进一步探索代理模型技术在卫星MD0设计当中的应用奠定了基础。关键词：海洋卫星；多学科优化设计；支持向量拟合；代理模型中图分类号：V19文献标志码：A文章编号：l005—2615(2014)03一0481一06Satel

3、liteMultidisciplinaryDesignoptimizatiOnBasedonSupportVectorRegressionSurrogateModelS^iRP咒^g，Li“Li，Lo，zgTP孢g，G“oXi口oso以g，PP咒gLei(SchoolofAeronauticsEngineering，Be幻ingInstituteofTechnology，Be巧ing，100081，China)Abstract：Toimprovethequalityandefficiencyinsatellitedesign，thesatelli

4、temultidisciplinarydesignoptimizationispresentedwiththeobjectofminimizingtotalmassconsideringorbit，payload，powersupplyandstructure．Thepapercombsthecouplingamongthefoursubsystemsandestablishesthede—ta订edandpracticaldisciplinaryanalysismodel．Theoptimizationstrategyisproposedbas

5、edonsupportvectorregresstion(SVR)method．Thestrategyisappliedtomultidisciplnarydesignoptimization(MDO)ofthemarinesatellite．ThestudiedsatellitetakesOcean1satellite(HY一1)asareference，andthetotalmassofthesatelliteisreducedby14．1％afteroptimizationcomparedwiththeinitialvalue．Theopt

6、imizationresultprovestherationalityofthesatellite’sMDOmodelandtheeffectiVenessoftheoptimizationstrategy．ItisofvitalimportancetothefutureworkoftheapplicationofSVRmetamodelinsatelliteMD0design．KeywoI．ds：marjnesatenjte；multjdisciphlarydesignoptimjzation；supportVectorregression；s

7、urrogatemodel卫星本身是一类涉及多学科交叉和多学科耦合的复杂系统，包含推进、结构、控制、轨道、供配电和热控等多个学科知识。传统卫星总体设计模式是由于未能充分考虑各个学科之间的相互耦合、影响、制约及其协同效应，使得总体设计缺乏系统性和全局性，导致设计周期增长，设计成本增加。为了克服传统串行式卫星总体设计的弊端，多学科优化设计(Multidisciplinarydesignoptimization，基金项目：国家自然科学基金(51105040；11372036)资助项目。收稿日期：2013—12～24；修订日期：2014一04—01通信作

8、者：刘莉，女，教授，博士生导师，E—mail：liuli@bit．edu．cn。482南京航空航天大学学报第46卷MDO)方法成为卫星设