一种运载火箭多学科综合设计优化方法与系统的制作方法
【专利摘要】一种运载火箭多学科综合设计优化系统，它包括系统分析模块、优化模型模块和寻优求解模块三个模块；三个模块在运载火箭多学科综合设计优化过程中按顺序执行，即先执行系统分析模型模块，然后执行优化模型模块，最后执行寻优求解模块；一种运载火箭多学科综合设计优化方法，它有三大步骤：步骤一：建立运载火箭系统分析模型；步骤二：建立运载火箭多学科优化模型；步骤三：寻优求解。本发明充分利用各学科的相互作用而产生的协同效应，获得运载火箭系统整体最优解，缩短设计周期，节约成本。
【专利说明】一种运载火箭多学科综合设计优化方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运载火箭多学科综合设计优化方法与系统，它可以快速、有效地实现运载火箭总体设计，属于航空航天【技术领域】。
【背景技术】[0002]一个国家进入空间的能力在很大程度上决定了其空间活动的能力，以及空间应用开发的水平，世界主要航天大国都以进入空间能力来衡量其空间技术水平，运载火箭是目前世界上进入空间的主要运载工具，运载火箭的发展规模和技术水平支撑了进入空间的能力。
[0003]运载火箭是一个涉及到多个学科的复杂工程系统，如几何主模型、动力、气动、空间飞行力学、传热/热防护系统、结构、控制、载荷、弹道等，各学科相互耦合和影响。传统的运载火箭总体设计中，各个分系统专业首先提出本系统的最优解，然后再由总体部门综合论证。由于专业限制，设计人员得到的本系统最优解往往对各分系统之间的相互影响考虑欠妥，这样得到的只是局部最优，非全局最优，最终要靠总体部门经过多轮验证计算才能综合平衡各个分系统的局部最优解，得到全局最优解。这期间，要依靠设计报告和数据文件方式进行协调，在参数约定、数据文件转换和传递过程中耗费了大量的时间，而且这种手工活动也容易出错，严重制约了设计效率。所以，需要应用多学科设计优化方法(Multidisciplinary Design Optimization, MD0)来进行运载火箭总体设计。
【发明内容】
[0004]1、目的
[0005]本发明的目的是提供一种运载火箭多学科综合设计优化方法与系统，以克服传统运载火箭设计方法的设计效率低、周期长、易出错、得不到全局最优解等缺点；
[0006]2、技术方案
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。
[0008](I) 一种运载火箭多学科综合设计优化方法，它包括以下几个步骤:
[0009]步骤一:建立运载火箭系统分析模型
[0010]所述运载火箭系统分析模型由三个学科分析模型组成，分别为总体学科分析模型、气动学科分析模型和弹道学科分析模型，各个学科分析模型之间通过耦合变量联系在一起。
[0011]该总体学科分析模型是一组数学公式的集合或一段软件程序。
[0012]总体学科分析模型:
【权利要求】
1.一种运载火箭多学科综合设计优化方法，其特征在于:它包括以下几个步骤: 步骤一:建立运载火箭系统分析模型 所述运载火箭系统分析模型由三个学科分析模型组成，分别为总体学科分析模型、气动学科分析模型和弹道学科分析模型，各个学科分析模型之间通过耦合变量联系在一起；该总体学科分析模型是一组数学公式的集合或一段软件程序； 总体学科分析模型:
2.一种运载火箭多学科综合设计优化系统，其特征在于:它包括系统分析模块、优化模型模块和寻优求解模块三个模块；三个模块在运载火箭多学科综合设计优化过程中按顺序执行，即先执行系统分析模型模块，然后执行优化模型模块，最后执行寻优求解模块；所述系统分析模块由复数个学科分析子模块组成，各个学科分析子模块之间通过耦合变量联系在一起，该学科分析子模块是一组数学公式的集合或一段软件程序； 所述优化模型模块由优化目标子模块、优化变量子模块、约束条件子模块三个子模块组成，各子模块之间是并列关系；该优化目标子模块是表征运载火箭运载能力的一个因变量，如在起飞质量预定的条件下有效载荷质量最大，或在有效载荷质量预定的条件下起飞质量最小，它根据具体设计要求进行选择；该优化变量子模块包括设计变量和耦合变量两部分，两者之间是并列关系；该设计变量是在设计过程中各个学科之内独立的自变量，该耦合变量是在设计过程中各个学科之间传递的因变量；该约束条件子模块是在设计过程中必须要满足的条件，是一组不等式和等式的集合； 所述寻优求解模块由复数个寻优算法组成，所述寻优算法为基于梯度的寻优算法和智能算法。
【文档编号】G06F17/50GK103955557SQ201410125568
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】王晓慧, 李人杰 申请人:北京航空航天大学