طراحي پيكره‌بندي و بهينه‌سازي طراحي جانمايي در ماهواره‌هاي مدار زمين آهنگ

Design of configuration and layout optimization in GEO satellite

در اين مقاله روشي جهت طراحي پيكره‌بندي و بهينه‌سازي جانمايي اجزاي ماهواره مخابراتي پيشنهاد مي‌شود. در ابتدا الگوريتمي جهت طراحي پيكره‌بندي ماهواره زمين‌آهنگ ارايه مي‌شود. با توجه به اين‌كه زيرسيستم پيشرانش ماهواره‌هاي زمين‌آهنگ بزرگ‌ترين قطعات را به لحاظ حجمي و جرمي داراست، مي‌تواند تاثير به‌سزايي در پيكره‌بندي ماهواره داشته باشد؛ بنابراين اين مسيله در الگوريتم طراحي پيكره‌بندي مورد توجه قرار مي‌گيرد. پس از تعيين پيكره‌بندي، فرايند بهينه‌سازي طراحي جانمايي اجزاي ماهواره انجام مي‌گيرد كه يكي از مسايل پيچيده طراحي مهندسي است. در اين مقاله الگوريتم پيشنهاد شده جهت بهينه‌سازي طراحي جانمايي اجزاي ماهواره شامل دو مرحله جانمايي اوليه و جزيي است. قيود هندسي با روش دايره محدود و قيود عملكردي با قيد فاصله دور و نزديك‌بودن اجزا بيان مي‌شوند. روش بهينه‌سازي به‌كارگرفته شده، هيبريد است كه تركيبي از روش بهينه‌سازي تبريد فلزات و شبه نيوتن. الگوريتم بهينه‌سازي مورد نظر، بر يك نمونه تست براي اعتبارسنجي پياده مي‌شود. در نهايت الگوريتم پيكره‌بندي و طراحي جانمايي بهينه روي ماهواره مخابراتي عملياتي پياده مي‌شود. طراحي پيكره‌بندي و بهينه‌سازي طراحي جانمايي در ماهواره عملياتي انجام مي‌گيرد. نتايج حاصل نشان مي‌دهد، ممان‌هاي اينرسي ضربدري كه تابع هدف هستند، مينيمم شدند و قيود مورد نظر نيز برآورده شده‌اند.

This research deals with configuration design and layout optimization of communication satellite. First, an approach is proposed to design the configuration of GEO satellite. Since propulsion subsystem in GEO satellite is a massive item, it has a significant impact on satellite configuration. Consequently, it is necessary to consider the propulsion subsystem influence on satellite configuration. Then layout design process of the satellite components which is one of the complex problems in engineering is performed. In this paper, in order to optimize the layout design of satellite components, the algorithm which consists of two stages, primary and detail layout, is proposed. In order to express geometric constraints mathematically, the Finite Circle Method (FCM) is used. For mathematical expression of performance constraints, the distance constraints related to distance relationships between components have been developed. The hybrid optimization method is proposed to optimize layout design which is a combination of Simulated Annealing optimization and Quasi Newton methods. The optimization method validation is applied on simple test problem. Finally, the proposed algorithm for configuration and optimal layout design is implemented on communication satellite. The results show that products of inertial (objective function) are minimized and considered constraints of communication satellite are satisfied.