分离模块航天器不确定性多学科设计优化

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2、化分离模块航天器不确定性多学科设计优化分离模块航天器不确定性多学科设计优化第33卷第5期2011年10月国防科技大学JOURNALOFNAT10NALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVo1.33No.50Ct.2011文章编号:1001—2486(2011)05一OOO9—08分离模块航天器不确定性多学科设计优化姚雯’,陈小前,黄奕勇,MichelvanTooren(1.国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073;2.代尔夫特理工大学空天工程学院,荷兰代尔夫特2

3、629HS)摘要:为了在分离模块航天器研制过程中充分考虑各类不确定性因素的影响,以此对全寿命周期成本,收益以及系统稳健性和灵活性进行综合评价和设计优化,本文对新概念航天器——分离模块航天器概念设计阶段的不确定性多学科设计优化(UMDO)进行了研究.首先,对UMDO方法进行了概述,对分离模块航天器UMDO的主要流程进行了介绍.其次,对分离模块航天器系统的体系结构和评价准则进行了定义,对学科模型,成本模型和收益模型进行了建模,并对其不确定性因素进行了提取和建模.最后以虚拟对地遥感分离模块航天器的概念阶

4、段总体设计为例,对其UMDO数学问题进行了表述,采用UMDO优化过程对优化问题进行了组织与求解.优化结果表明,通过UMDO方法进行设计优化,能够有效提高不确定性因素影响下的设计方案期望净收益及其稳健性,验证了分离模块航天器不确定性多学科设计优化的可行性和有效性.关键词:分离模块航天器;不确定性;不确定性多学科设计优化中图分类号:V474.3文献标识码:AUncertainty—basedMultidisciplinaryDesignOptimizationofFractionatedModular

5、izedClusterSpacecraftYAOWen,CHENXiao.qian,HUANGYi-yong,MichelvanTooren(1.CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China;2.FacultyofAerospaceEngineering,DelftUniversityofTechnology,2629HSDelft,theNetherla

6、nds)Abstract:TheUncertainty—basedMuhidisciplinaryDesignOptimization(UMDO)methodwasstudiedfortheconceptualdesignoffractionatedmodularizedclusterspacecraft(fractionatedspacecraft),SOastocomprehensivelyassessandoptimizelifecyclecost,benefit,systemrobustn

7、essandflexibilityunderuncertainty.Fimtly,theUMDOmethodologyWasintroduced,a8wellastheschematicflowchartofUMDOforthefractionatedspacecraftconceptualdesign.Secondly,thesystemarchitectureandassessmentcriteriaofthenewconceptfractionatedspacecraftwereexplai

8、ned.Thedisciplinarymodels,costmodelsandbenefitmodelsweredescribed,andtheuncertaintiesthereofweremodeledthprobabilitytheory.Thirdly,anotionalearthobservatoryfractionatedspacecraftwasusedasanexampletodemonstratethe印plicationofUMDOinthefractionat