基于多岛遗传算法的小型有效载荷分离装置质量优化设计

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1、2017年第2期导弹与航天运载技术No.22017总第352期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.352文章编号：1004-7182(2017)02-0016-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170204基于多岛遗传算法的小型有效载荷分离装置质量优化设计赵山杉，张雯，李晶，钟杰华（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）摘要：以小卫星为代表的小型有效载荷具有功能密度高，新技术吸纳快的特点，对分离姿态偏转、分离冲击、分离参数偏差等提出更高的要求，使得传统分离装置设计方法有一定局限性，容易导致分离

2、装置结构质量偏大。本文建立了基于多岛遗传算法的分离装置质量优化数学模型，优化结果表明，在满足分离约束条件下，该方法能够有效减轻分离装置结构质量，同经验计算值相比，质量减轻约30%，节省了材料，降低了成本，具有实用价值和推广意义。关键词：小型有效载荷；分离装置；优化设计；多岛遗传算法中图分类号：V421文献标识码：AMassOptimizationDesignofSeparationDevicesforPint-sizeLoadBasedonMulti-IslandGeneticAlgorithmZhaoShan-shan,ZhangWen,LiJing,

3、ZhongJie-hua(ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Thepint-sizeloads,suchassmallsatellite,havepropertyofhighfunctiondensityandfastnewtechnologyapplication.However,whenappliedinpint-sizeloads,traditionalseparationtechnologyhassuchproblemslikehugeseparationi

4、mpact,lowreliability,largeweight,etc.Traditionaldesignandanalysismethodsofseparationdevicesarealsonotfullysuitableforpint-sizeloads.Inthispaper,modelofseparationdevicesmassoptimizationisestablishedbasedonmulti-islandgeneticalgorithm.Theoperationresultsindicatethatthemassofseparat

5、ionmechanismisdecreasedby30.7%,whichshowsthatthemulti-islandfullyoptimizestheperformanceofseparationdevices.Theproposedoptimizationapproachobtainsabetterapplication.Keywords:Pint-sizeLoad;SeparationDevice;OptimizationDesign;Multi-IslandGeneticAlgorithm0引言题，其解空间随着设计变量总数和目标总数的增加呈随着

6、空间技术的快速发展，有效载荷的功能变得指数增加，这类优化问题会有大量的局部极值点，具越来越复杂，质量、体积也在逐步增加，不仅造价越有不可微、不连续、有约束条件和高度非线性的特性。来越昂贵，同时承担的风险也愈来愈大。这迫使人们一般需要应用相应的优化算法。目前优化算法主要包将目光转移至以小卫星为代表的高功能密度的小型有括传统优化算法和智能优化算法两类。相比智能优化效载荷上来。算法，多数传统优化算法都是从搜索空间的单点出发，[3~8]现代小型有效载荷具有质量轻、体积小、新技术通过某些转换规则确定下一点，这种点到点的搜索吸纳快、功能密度高、发射方式灵活的技术特点

7、，决方法在多峰值优化问题中，容易陷入局部最优解。近定了其分离技术具有一定特殊性。如何精确地完成小年来，以遗传算法为代表的智能优化算法在这类优化型有效载荷和发射平台的分离，已经成为航空航天领问题中得到重视，它能实现全局寻优并能克服传统优[1,2]域中亟待解决的重要问题之一。对于高功能密度的化方法的局限性。小型有效载荷，传统分离装置设计一般依靠经验进行多岛遗传算法是在传统遗传算法基础上发展而来设计、仿真或试验，很难达到系统性能的最优，容易的，在许多领域得以成功应用，被证明具有极强的全导致结构质量冗余。局寻优能力。将多岛遗传算法应用于非线性、带约束分离装置质量

8、优化问题在本质上属于约束优化问优化问题中，可以克服传统优化方法（如均匀化方法、收