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一种基于推进剂消耗优化的卫星小推力器布局设计
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V423[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]北京理工大学宇航学院,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金(51105040,11372036); 航空科学基金(2011ZA72003)
中文摘要:

针对小推力器安装角度对卫星南北位置保持、东西位置保持和姿态控制效率的影响,从而决定推进剂需求量,提出一种推进剂消耗过程耦合建模与求解方法,并建立了小推力器安装角度优化模型。该方法采用定点迭代对转移轨道阶段推进剂消耗量和静止轨道阶段推进剂消耗量与贮箱尺寸之间耦合过程进行解耦,并建立了不同阶段推进剂消耗量估算模型。以卫星寿命期推进剂需求量最少为优化目标,建立了小推力器布局优化模型。通过实际的小推力器布局设计实例,分别采用遗传算法和序列径向基函数代理模型(SRBF)优化策略进行优化。优化结果表明相比于基于经验设计,SRBF可以有效地降低推进剂需求量,而且对比遗传算法,优化效率得到了显著提高。

英文摘要:

Considering the influence of installation angles of thrusters on the efficiency of north-south / east-west station keeping and attitude control,which determine the mass of required propellant,a modeling and calculational method is proposed for the coupled process of propellant consumption,and an optimization model is built for installation angles of small thrusters. In the proposed method,a fixed-point iterative method is used to decouple the coupled process between the required propellant at transfer orbit / geostationary orbit and the size of tank,and estimation models are built for the propellant consumption at different phases. Aiming to minimize the required propellant mass,a thruster configuration optimization model is built. Through a case for the practical thruster configuration design,Genetic Algorithm( GA) and Sequential Radial Basis Function( SRBF) surrogate model are applied respectively to deal with the optimization problem.The results demonstrate that SRBF effectively decreases the required propellant mass compared with the experience design,and distinctly improves the optimization efficiency compared with GA.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670