空間站運(yùn)營在軌事件與貨運(yùn)補(bǔ)給規(guī)劃方法研究.pdf

1、空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃技術(shù)是開展空間站長期穩(wěn)定在軌運(yùn)營所必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)。本文重點(diǎn)對空間站運(yùn)營任務(wù)中在軌事件與貨運(yùn)補(bǔ)給方案的規(guī)劃方法進(jìn)行了研究。主要的研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　提出了滿足復(fù)雜航天任務(wù)優(yōu)化性能要求的改進(jìn)差分進(jìn)化算法。為了使差分進(jìn)化算法在求解空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃問題時能獲得更好的解，本文從變異策略混合、邊界處理方式混合和算法參數(shù)自適應(yīng)控制三個方面對經(jīng)典的差分進(jìn)化算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了同時混合四種變異策略和四種邊界處理方

2、式的改進(jìn)算法?；谝o助軌道優(yōu)化算例對改進(jìn)算法進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明改進(jìn)算法的全局優(yōu)化能力和優(yōu)化穩(wěn)定性都得到了提高。
　　面向空間站戰(zhàn)略層運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃提出了出艙事件與貨運(yùn)補(bǔ)給總量分配規(guī)劃方法。為了提高出艙活動的效率，本文基于裝箱理論對出艙事件打包進(jìn)行了研究，構(gòu)建了出艙事件打包的規(guī)劃模型。利用改進(jìn)的差分進(jìn)化算法對一個41個出艙事件的打包規(guī)劃算例進(jìn)行了求解，求解結(jié)果表明基于該規(guī)劃方法可以獲得最優(yōu)的打包規(guī)劃方案。為了合理分配貨運(yùn)飛船

3、的上行資源，本文基于設(shè)計的物資裝載策略構(gòu)建了貨運(yùn)補(bǔ)給總量分配規(guī)劃模型。利用改進(jìn)的差分進(jìn)化算法對一個五年規(guī)劃周期的戰(zhàn)略層運(yùn)營任務(wù)算例進(jìn)行了求解，求解結(jié)果表明基于該規(guī)劃方法可以獲得滿足各類約束的戰(zhàn)略層出艙事件與貨運(yùn)補(bǔ)給總量分配優(yōu)化方案。
　　面向空間站戰(zhàn)術(shù)層運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃提出了在軌事件與貨運(yùn)補(bǔ)給詳單一體化規(guī)劃方法。為了給出戰(zhàn)術(shù)層規(guī)劃時貨船發(fā)射時間的約束條件，本文基于考慮軌道陽光角約束的發(fā)射窗口規(guī)劃模型求解了三年規(guī)劃周期內(nèi)貨船的發(fā)射窗口。

4、在此基礎(chǔ)上，為了獲得規(guī)劃周期內(nèi)的事件安排詳單和貨船載貨詳單，本文基于設(shè)計的事件和物資一體化規(guī)劃策略構(gòu)建了詳單一體化規(guī)劃模型。利用改進(jìn)的差分進(jìn)化算法對一個三年規(guī)劃周期的戰(zhàn)術(shù)層運(yùn)營任務(wù)算例進(jìn)行了求解，求解結(jié)果表明基于該規(guī)劃方法可以獲得滿足各類約束的戰(zhàn)術(shù)層在軌事件與貨運(yùn)補(bǔ)給詳單優(yōu)化方案。
　　論文在理論模型和方法研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了面向工程實(shí)際應(yīng)用的空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃原型系統(tǒng)軟件。研究成果為工程部門開展空間站運(yùn)營任務(wù)規(guī)劃提供了一定的技術(shù)