基于约束EGO的对地观测卫星多学科设计优化

在对地观测卫星的总体设计阶段,为提高卫星性能及设计效率,建立以卫星覆盖幅宽和地面分辨率综合指标为目标的数学模型进行优化。考虑轨道、控制、有效载荷、电源以及结构5个分系统的设计变量及约束条件并梳理存在的耦合关系,建立较为详尽的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)分析模型,并采用定点迭代法进行多学科分析(Multidisciplinary analysis,MDA)。引入自适应罚函数法处理约束条件,提出一种约束高效全局优化算法(C-EGO)。将C-EGO应用于标准工程测试算例,并与遗传算法(Genetic algorithm,GA)和考虑约束的追峰采样算法(Constraint importance mode pursuing sampling,Ci MPS)代理模优化方法的优化结果进行比较,C-EGO显示出较高的优化效率。最后,将C-EGO应用到对地观测卫星的多学科设计优化问题,与遗传算法(GA)和CiMPS相比,C-EGO能够高效地获取满足复杂约束的最优设计方案。研究结果表明C-EGO求解能够较高效地求解对地观测卫星MDO问题,所建立的卫星多学科设计优化模型与提出的高效的C-EGO方法为卫星MDO研究提供了参考。