基于近似模型的卫星动力学多目标优化.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第5期文章缩号：1006—1630(2013)05一0048一05基于近似模型的卫星动力学多目标优化夏昊1，诸成2，陈昌亚3，王德禹1(1．上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240；2．上海微小卫星工程中心，上海200050；3．上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：对基于近似模型的卫星结构动力学多目标优化进行了研究。给出了响应面模型、Kriging模型和径向基函数(RBF)模型三种近似模型的原理。基于某卫星结构有限元模型建立了优化的三种近似模型，给出了优化流程。分析结果表明：RBF模型的精度最高，该模型

2、结合遗传算法的优化方法不仅显著降低了计算时间成本，而且有良好的精度。关键词：动力响应；多目标优化；近似模型；径向基函数中图分类号：024；032文献标志码：ADynamicMultj—ObjectiveOptimizationofSatelJjteBasedonApproximationModelsXIAHa01，ZHUChen92，CHENChang—ya3，WANGDe—yul(1．StateKeyLaboratoryof0ceanEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China；2．ShanghaiMicr

3、o—SatelliteEngineeringCenter，Shanghai200050，China；3．ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：Themulti—objectiveoptimizationofsatellitebasedonapproximationmodelswasstudiedinthispaper．Theprinciplesofthethreeapproximationmodelswhichwereresponsesurfacemodel，Kri鲥ngmodel

4、andradialbasisfunction(RBF)modelweregivenout．Thethreeapproximationmodelswereestablishedbasedonthestructurefiniteelementmodelofsomesatellite，andtheoptimizationflowchartwasgivenout．TheanalysisresultsshowedthatRBFmodelhadthebestprecision，andtheoptimizationmethodwhichcombinedRBFmodelandgeneticalgo

5、rithmwouldnotonlycutdowntKeconsumingtimegreatlyandhavegoodprecision．Keywords：Dynamicresponse；Multi—objectiveoptimization；Approximationmodel；Radialbasisfunctionmodel0引言结构优化设计变量多，约束条件复杂，常存在多个相互冲突的目标函数，需在优化过程中反复迭代分析模型，计算量较大、耗时较长，严重影响了优化的效率和结果口]。对结构优化领域中难度较大、内容较新颖的动力学多目标优化，尤为困难。近似模型方法已在生物、化学、土木和航空

6、航天等诸多领域的结构优化获得了广泛应用。文献[2～4]分别比较了各种构建近似模型方法的优缺点；文献[5]将近似模型用于船体结构优化设计中；文献[6]基于近似模型对卫星进行了结构优化设计，综合考虑将卫星前三阶总体固有频率和结构质量作为优化目标。本文探讨了基于近似模型及遗传算法的动力学多目标优化设计在卫星结构上的应用。介绍了常用近似模型(响应面模型，K“ging模型，径向基函数模型)的基本原理，建立了卫星结构优化问题中输出变量的3种近似模型。1近似模型基本原理收稿日期：2013一03—25；修回日期：2013一06—121·1响应面模型作者简介：夏吴(1989一)，男，硕士生，主要研究

7、方向为结构响应面模型为一种回归模型，用不同阶次的多优化。项式表征工程问题的计算机仿真模型。二阶和三阶第30卷2013年第5期夏昊，等：基于近似模型的卫星动力学多目标优化响应面近似模型的表达式分别为y(工)一口。+∑x，+∑n业z』z。+∑口。(z∥；(1)l—l”J=1；(z)一口。+∑盘，z，+∑口止z，z。+，=1”∑口。(T，)2+∑丑JJ，(。)3．(2)J=lJ—l式中：n为未知系数；工。为第七个设计变量；九为设计变量的数量。对二阶和三阶响应面模型分别需调用