地球同步轨道卫星群在轨加注任务规划

以地球同步轨道卫星群为研究对象,开展“多对多”在轨加注任务规划问题研究。首先建立了任务规划的数学模型,该任务规划属于多目标规划问题,求解过程中需要解决TSP问题。其次,给出了该规划问题的求解方法及流程,采用遗传算法进行求解并设计了相应的遗传算子。最后,选取了14颗地球同步轨道卫星作为目标星进行求解,并在小角度近似条件下对计算结果进行了分析,计算结果验证了算法的有效性。     

基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计

针对飞机总体优化设计中存在目标函数与变量之间没有显式关系式等问题,在建立包含推进、气动、性能及重量四个学科的飞机总体设计模型的基础上,采用遗传算法、模式搜索法和Powell法结合的多方法协作优化策略实现了飞机总体参数的优化;并对优化方案进行参数灵敏度分析,优化后飞机正常起飞总重较优化前降低11.6%,优化效果显著.分析结果表明了基于多方法协作优化算法的飞机总体优化设计的有效性.     

两方案入围NASA“新边疆”任务最终角逐

正NASA 2017年12月20日宣布从12项方案中选出两项,以作为下一项"新边疆"中级行星科学任务的决赛方案。这两项方案一项是要采集一颗彗星的样品并送回地球,另一项则是要对土卫六开展着陆探测。它们将在2018年前利用所获经费做进一步的研究论证。NASA将在2019年春从中选出一项,以开展全面研制,并在2025年发射。此次入围的彗星取样回送方案称为"行生宇宙生物学探测取样回送"(CAESAR,简称"凯撒"),将造访67P/     

基于加速响应面逼近的改进CSSO优化过程研究

实现基于响应面的并行子空间优化过程(CSSO-RS),关键在于如何高效率高精度的构造近似响应面.本文针对如何快速提高响应面近似精度的问题,提出了方案数据库探测加点策略和限制记忆法构造响应面策略两种加速响应面逼近的措施.用经典测试函数和飞机总体设计优化两个算例研究表明,这两种策略能够有效加快响应面的逼近速度,使CSSO-RS过程的优化效率得到较大改善.     

一种基于不确定性全寿命周期仿真的分离模块航天器评估方法(英文)

为了对新概念分离模块航天器进行全面评估,本文提出了一种基于不确定性全寿命周期仿真的评估方法。首先,对分离模块航天器术语和体系结构进行了阐述,对评价准则进行了定义,确定以风险调节全寿命周期成本和净收益现值的期望值和方差作为评价指标。其次,对分离模块航天器概念设计阶段学科模型进行了介绍,以此为基础对全寿命周期成本模型和净收益现值模型进行了详细讨论。再次,对全寿命周期不确定性因素进行了分析,并采用概率论进行了数学建模。然后,对全寿命周期仿真过程时序进行了分析,采用面向对象建模的方法对仿真模型进行了建模;仿真模型集成了仿真对象的不确定性模型,能够随着全寿命周期仿真演进对仿真对象的不确定性状态进行动态演化,以此为基础构建了基于不确定性全寿命周期仿真评估平台。最后,基于该评估方法对虚拟对地遥感分离模块航天器方案进行讨论,结果表明在考虑不确定性因素影响下,模块分离方案和分批发射方案对成本与收益有很大影响,且分离模块航天器比其对应传统单颗航天器更有优势。     

一种针对分离模块航天器系统的分层优化方法

针对分离模块航天器系统优化中存在计算量大、算法复杂度高的问题,提出了一种基于分层的分离模块航天器系统优化方法。该方法将系统优化问题分解为三个层次进行,顶层规划模块数和轨道高度,中间层优化组件配置,底层优化运载发射方案。其中顶层嵌套调用中间层,中间层嵌套调用底层,底层直接计算求解最优运载发射方案,避免了直接基于分离模块航天器全寿命周期仿真来优化运载发射方案。应用该方法对虚拟对地遥感分离模块航天器进行优化,结果表明,优化过程简单,计算量小,算法复杂度低,优化效果显著。     

基于三分图的非共面卫星分布式加注任务规划

分布式加注规划的目的在于规划加注过程的交会路径,使任务在满足约束的情况下整体燃料消耗最优。针对异面圆轨道卫星间的分布式加注策略,建立了分布式加注任务规划问题的数学模型,把该规划问题归结为非完全赋权三分图的匹配问题,并将整体最少燃料消耗作为规划目标。其次,进行了算法的流程设计,采用了Kuhn-Mundres图论算法和整数遗传算法相结合的LSGA算法加快了收敛的速度保证了全局最优。最后,选取了两个具有小角度轨道偏差的异面卫星星座对该问题进行分析。计算得到了优化后的双冲量机动下加注任务的服务关系与燃料代价,规划算法的有效性也得到了验证。     

基于不确定性MDO的卫星总体优化设计研究

为了提高卫星总体设计质量,对基于不确定性多学科设计优化(UMDO)的卫星总体设计方法进行研究。首先提出了卫星总体的UMDO流程,重点对组织实现UMDO的优化过程进行了深入讨论。然后以某遥感小卫星的总体设计为例,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,能够在提高设计方案目标性能的同时,有效提高方案的稳健性和可靠性,验证了UMDO在卫星总体设计中快速形成稳健、可靠的优化方案的可行性和有效性。
     

卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法

针对传统卫星总体和控制串行设计过程低效、设计性能受限、设计方案冗余等问题，提出了一种卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法。在轨道、结构、电源、推进等多学科耦合的传统总体设计模型基础上，将面向应用任务过程的卫星姿态控制仿真嵌入卫星多学科分析过程中，实现卫星总体方案与姿态控制的耦合精确分析和整体任务效能的综合评估，在此基础上进一步实现总体和控制的一体优化。最后，以某对地观测敏捷卫星为对象开展方法应用研究，优化结果表明所提方法获得了比传统设计方法目标函数性能更优、冗余度更低的设计方案，验证了卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法的可行性和有效性。