基于遗传算法的再入航天器配重布局优化

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1、V01．24No．156航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第24卷第1期2015年2月基于遗传算法的再入航天器配重布局优化游进田政侯向阳(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要提出了一种在遗传算法框架内实现再入航天器配重布局优化的方法，获得的配重分布，可以尽可能小的配重重量代价使再入航天器满足复杂的质量特性要求。该方法将再入航天器可安装配重的区域离散为大量小面积配重区，使每个配重区对应固定质量的配重块，从而对配重布局设计变量进行离散编码，在此基础上建立起再入航天器配重布局优化问题的数学模型，

2、并采用遗传算法求解该优化问题。对某再入航天器示例进行仿真验证，得到优化配重布局方案，以小的配重用量同时满足了质心位置、惯性矩和惯性积的复杂质量特性约束，配重布局显示出复杂空间分布的特点。文章的结果可为各类航天器的配重布局优化提供借鉴。关键词再入航天器；遗传算法；质量特性；配重中图分类号：V465文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．01．010GeneticAlgorithmBasedOptimizationofCounterweightDistributionforReentryV

3、ehicleYOUJinTIANZhengH()UXiangyang(InstituteofMannedSpaceSystemEngineering，ChinaAcademyofSpaceTechn0109y，Beijing100094，China)Abstract：Thispaperproposesamethodinthegeneticalgorithm(GA)frametooptimizethecounterweightarrangementonareentryvehicle，andtheobtainedarrangeme

4、ntofcounterweightcanensurethatthecomplexrequirementsformasspropertiesofthevehiclearesatisfied，keepingthecounterweightweightusedas1ightaspossible．Forthemethod，theareaonthevehicleforcounterweightarrangementisdiscretizedintoanumberofsmallregions，witheachregioncorrespon

5、dingtoacounterweightpartofcertainmass，throughwhichthedesignvariableofcounter—weightdistributionoptimizationisencoded．Basedonthis，themodelofthecounterweightopti—mizationforthevehicleisformulated，andtheGA-basedoptimizationmethodisdeveloped．Theproposedoptimizationmetho

6、disappliedtoademonstrationcaseofareentryvehicle，andtheop—timizedcounterweightdistribution，whichsimultaneouslysatisfiestherequirementsforpositionofcenterofmass，inertiaofmass，andproductsofinertia，isobtainedwithsmallcostofcounte卜weightweight．Theapproachproposedoffersar

7、eferenceforthedesignoptimizationofcounterweightdistributionofaspacecraft．Keywords：reentryvehicle；geneticalgorithm；massproperties；counterweight收稿日期：2014一0519；修回日期：2014一06—16基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：游进，男，博士，高级工程师，从事载人航天器总体设计工作。Email：youjinl017@hotmail．com。第1期游进等：基于遗传算法的再入航

8、天器配重布局优化1引言再人航天器是指发射后从轨道或亚轨道重返地面的航天器，其质量特性是影响再入轨迹和姿态的重要因素。再入航天器的质量特性参数及其允许的偏差，根据飞行动力学预期的设计结果确定，并作为航天器布局设计的重要约束n]，涉及质心位置、惯性矩和惯性积3项内容。航天器的布局