衛(wèi)星電源系統(tǒng)多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、衛(wèi)星電源系統(tǒng)是衛(wèi)星平臺的重要組成部分之一，電源系統(tǒng)是否健康、穩(wěn)定的工作直接關(guān)系到衛(wèi)星的在軌運行壽命。衛(wèi)星電源系統(tǒng)的自身質(zhì)量將是衛(wèi)星電源系統(tǒng)設(shè)計的一個重要優(yōu)化目標，電源系統(tǒng)即使只有百分之幾的質(zhì)量減少也將節(jié)約大量的衛(wèi)星發(fā)射和運行費用。因此，對衛(wèi)星電源系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，提高系統(tǒng)性能，降低系統(tǒng)的質(zhì)量功率比，具有重要的工程應(yīng)用價值。
　　與傳統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化方法相比，多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化以復(fù)雜系統(tǒng)為優(yōu)化對象，應(yīng)用先進的尋優(yōu)策略，對于非線性多耦合系統(tǒng)有

2、著巨大的優(yōu)勢。因此，本文分別對衛(wèi)星電源系統(tǒng)和多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化展開了研究，最后運用多學(xué)科優(yōu)化的方法對衛(wèi)星電源系統(tǒng)進行設(shè)計，具體研究內(nèi)容如下：
　　1．對多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化的理論進行了基礎(chǔ)性研究，對比研究了并行子空間方法和協(xié)同優(yōu)化方法，分析了協(xié)同優(yōu)化方法的不足，并對協(xié)同優(yōu)化方法進行了改進，使其更加有效；深入研究了基于遺傳算法的空間搜索策略，提出根據(jù)適應(yīng)度值及進化代數(shù)來調(diào)節(jié)個體的交叉、變異率，增強了搜索能力，保護了個體的優(yōu)良性；結(jié)合協(xié)同優(yōu)化方

3、法，建立了基于遺傳算法的協(xié)調(diào)優(yōu)化框架，該框架保持了它們各自方法的優(yōu)點，這些特點將使其在多學(xué)科優(yōu)化中具有更加廣闊的應(yīng)用前景；
　　2．為了計算分析衛(wèi)星太陽電池翼在軌運行的太陽光照角，建立了衛(wèi)星軌道攝動模型、3種典型的衛(wèi)星姿態(tài)在軌運行模式，根據(jù)衛(wèi)星的不同運行模式，分別建立了6種軌道光照條件的計算模型，并基于Visual Fortran6.5開發(fā)了衛(wèi)星太陽電池翼在軌運行光照角的可視化仿真軟件；
　　3．對電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了詳細分

4、析，建立了太陽電池陣、蓄電池組、各控制器的等效數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上建立了不同光照條件的電源系統(tǒng)狀態(tài)方程；
　　4．將多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化的方法用于衛(wèi)星電源系統(tǒng)的設(shè)計。建立了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的多學(xué)科優(yōu)化模型，運用基于遺傳算法的協(xié)同優(yōu)化方法對衛(wèi)星電源系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計；基于MATLAB建立了優(yōu)化程序，并結(jié)合太陽電池翼在軌運行光照角分析軟件，對衛(wèi)星電源系統(tǒng)的太陽電池陣和蓄電池組的串并聯(lián)數(shù)進行了尋優(yōu)計算，將實驗結(jié)果與工程應(yīng)用數(shù)據(jù)進行比較，其結(jié)果充分