卫星舱布局cad系统-干涉计算和质量特性计算

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1、卫星舱布局CAD系统:干涉计算和质量特性计算

2、第1卫星舱布局设计是寻求一种布局方案，使其满足规定的技术性能指标并尽可能的优化，其总体布局设计是卫星工程设计总体水平的一项重要标志.开发面向专业应用领域的布局优化系统是支持解决工程实用性问题有效的途径之一，已有一些专业布局设计系统，如VLSI布局设计系统GORDIAN,版面设计系统ADDI、车间布局系统FactoryOpt等;但关于卫星舱布局3D-CAD系统开发方面的文献尚少，这种布局系统对于工程应用具有重要意义.该系统中的卫星舱技术性能计算是难点之一，其中待布物之间、待布物与容器之间的干涉计算占整个性能计算耗时相当大的比重，单纯采用CAD软件

3、(如Pro/E)提供的精确计算功能无法达到优化快速、有效的干涉计算;对于质量特性(如系统惯性积、转动惯量等)计算，虽然某些CAD软件提供了质量特性计算功能，但由于计算耗时巨大，无法满足优化过程中成千上万次迭代的快速计算要求，同时难以直接提供质量分布不均匀的待布物的质量特性的精确计算，达到计算效率、计算准确性以及计算方法的可重用性要求，因此有必要在系统二次开发中进一步研究.本文以国际商用通信卫星舱布局方案设计为工程背景，研究基于3D-CAD的(如Pro/E等)卫星舱布局优化系统，主要包括布局优化过程中前后2个阶段粗精干涉计算、不规则形状或质量分布非均匀分布待布物质量特性计算关键技术。1.问题

4、描述卫星舱布局问题可简化描述为:在如图1所示的圆柱体卫星舱内，设置有装载仪器的承载板，如图1中所示圆形承载隔板.需要装载的仪器、设备称为待布物.要求将给定的一个待布物合理地布置于承载隔板上，使得全舱的系统惯量特性尽可能优化，并满足以下技术指标要求:1)待布物之间、待布物与舱体壁之间不干涉;2)静稳定性误差小于许用值;3)系统的总平衡度误差小于许用值。2蓦于布局子空间的千涉计算待布物之间和待布物与舱体壁之间的干涉计算耗时占整个性能计算耗时的相当大的比重，为协同设计要求、提高布局优化的干涉计算效率，本文布局系统首先将布局空间分解为若干个布局子空间，并进行基于布局子空间的干涉计算;然后将干涉计算

5、分为粗精2个阶段，当达到布局结束准则，将待布物还原为实际物体，采用Pro/E进行精确干涉计算;最后用基于Pro/E的人工交互调整来满足工程技术要求.精确干涉计算采用Pro/E提供相应模块，此处略.本文讨论基于布局控制的干涉计算，各个布局子空间之间一般不存在干涉计算情况，因此干涉计算仅包括各个布局子空间中的待布物之间以及待布物和布局子空间之间的干涉计算。1)待布物和布局子空间之间的干涉计算.通过Pro/E获取待布物的几何特征参数，再结合布局子空间自身的几何特征参数进行坐标空间变换，调用相应干涉计算函数进行干涉计算.2)待布物之间的干涉计算2个待布物不在同一个布局子空间内时，则2个待布物不干涉

6、;否则，将2个待布物的脊何特征参数转换到同一坐标系下进行干涉计算.算法1.布局优化软件的干涉判断和干涉量计算Stepl.将待布物以及布局子空间的形心坐标和几何尺寸转换到同一参考坐标系中.布局子空间几何尺寸可进行变换Step2一基于Pro/E平台，在布局优化阶段利用文献进行不干涉算法判断，若存在干涉，利用有限三角形单元法或解析几何方法计算出粗略的干涉量△V1和△V2.当达到布局结束准则时，将待布物还原为实际物体形状，调用Pro/E的干涉计算模块进行复杂形体待布物的梢确干涉计算.