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卫星舱布局问题的求解研究

作　者: 季美
导　师: 肖人彬
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统工程
关键词: 卫星舱布局蚁群算法粒子群算法临界多边形启发式算法
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了卫星舱布局优化问题,采用启发式信息结合智能优化技术,求解了矩形布局问题和多边形布局问题,并且通过算例验证了所用方法的有效性。首先,介绍了布局问题,从而引出本文研究的卫星舱布局优化问题,分别从卫星的设计,有效载荷配置问题来说明卫星舱布局问题的重要性。研究的方法为从易到难,先研究了卫星舱矩形布局问题,之后对问题进行扩充,将矩形件变为多边形布局件,研究了卫星舱多边形布局问题。其次,针对卫星舱布局问题的求解方法,指出了充分利用启发式信息将有利于问题的求解,并针对特定的卫星舱布局问题,分别设计了不同的构造方法来确定布局物的定位规则。在此基础上,介绍了布局物定序规则的智能算法——蚁群算法和粒子群算法,分别从其原理和应用背景两个角度来对其进行阐述说明。随后,给出了求解带性能约束卫星舱矩形布局问题的数学模型,通过对模型的改进,将多目标问题转化为单目标问题。通过构造矩形布局点,引入了BLF布局规则,将问题转化为求解最短路的旅行商(TSP)问题,由于蚁群算法在求解TSP问题上的优越性,在此基础上,结合蚁群算法对布局物的布局顺序进行寻优,从而找到最佳布局顺序,数值仿真结果表明,本文算法空间利用率比其他算法有了很大提高,而计算时间却减少了很多。最后,对卫星舱问题进行扩展,研究了卫星舱多边形布局问题。采用临界多边形来给定多边形布局物的布局范围,通过计算布局系统的质心最终选定多边形布局物的具体位置。在多边形得到定位的情况下,结合粒子群算法对多边形布局的顺序进行搜索优化,通过构造测试集来说明算法的有效性。总之,本文针对卫星舱布局优化问题的两种布局模式,采用了多种方法进行计算求解。从计算结果表明,采用启发式信息结合智能算法是求解卫星舱复杂布局优化问题的有效手段。

卫星舱布局问题的求解研究

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