【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器隔振设计领域与代理模型具体应用领域，尤其涉及了一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法。
技术介绍
1、伴随我国高性能、高精度卫星事业的发展，航天器在轨运行的微振动干扰已经成为了制约高敏感度有效载荷使用的瓶颈。国内外研究表明，在卫星姿态控制组件等干扰源与航天器平台间添加被动隔振器隔离微振动，是最为简单、有效、可靠的方案。对隔振器及干扰源组成的系统进行优化设计时，核心环节包括隔振器结构设计、隔振器的刚度设计与隔振系统的布局设计。
2、传统优化设计往往采用迭代式设计方案：进行隔振器刚度设计与隔振系统的布局设计，构建仿真模型进行动力学分析，判断是否满足频率优化条件，若不满足则重新进行刚度设计与布局设计。在此基础上，进一步考虑隔振器的结构设计问题。例如：沈等人提出的一种卫星飞轮被动隔振设计方法(申请号为cn201310533027.2)，边等人提出的一种多自由度隔振系统设计方法(申请号为cn202010494099.0)，李等人提出的用于浮置板轨道用的隔振器设计方法(申请号为cn201610152999.0)。这种迭代方法不仅计算周期长、成本高，而且难以保证得到最优结果，甚至无法满足频率优化条件。
3、正向优化方法能够建立起隔振系统频率与布局设计参数、隔振器刚度参数、隔振器结构参数之间的映射关系，快速准确的实现卫星振动优化问题。目前，鲜有完整且流程化的卫星隔振结构正向优化方法。
技术实现思路
1、为解决迭代优化的诸多问题，本专利技术建立了一种多代
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多代理模型的卫星隔振结构优化设计方法，包括以下步骤：
3、步骤1、基于有限元软件ansys apdl对多型独立隔振器与不同布局的隔振系统分别参数化建模，仿真计算隔振系统前六阶频率与隔振器各向刚度。基于apdl参数化建模，设计多种布局隔振系统参数化模型，如矩形分布式、圆周分布式等。通过动力学分析获取多种布局设计下隔振系统低阶模态频率值，获取布局设计频率特征与系统内隔振器刚度和布局相关参数之间的关系。基于apdl参数化建模，设计多种类隔振器参数化模型，如槽型弹簧、圆柱螺旋弹簧等。通过静力学仿真获取各个隔振器的空间六自由度方向刚度值，包括径向刚度、横向刚度、角向刚度、扭转刚度。获取不同隔振器各向刚度与隔振器本体结构参数之间的关系。
4、步骤2、基于若干全局代理模型组成的全局代理模型组，建立布局设计与刚度设计的动态仿真方法。基于工程应用的多种隔振系统，建立可更新隔振系统参数化模型库，库内模型可动态调整。参数化模型库内每一种布局形式的模型，均采用ansys有限元计算结合拉丁超立方采样，输入条件为隔振器布局参数、刚度参数，输出条件为隔振器前六阶频率。建立了多个相互独立的全局代理模型样本集，建立多个kriging模型汇聚成全局代理模型组。独立kriging模型的预测值表达式为：
5、
6、c表示模型的线性加权向量，通过统计学方法求解，y表示已知样本响应值；进一步的，构建全局代理模型组：
7、
8、式中fglobal为全局代理模型组集合，由参数化模型库内k个不同的kriging代理模型组成。全局代理模型组内模型精度较低，对每个代理模型基于均方差(mse)检验方法与均方根误差(rmse)加点准则，更新形成动态kriging模型。基于元启发式算法完成设计域内寻优，迭代训练后基于验证集测试代理模型精度。若全局代理模型组内全部模型精度满足要求，动态加点过程结束，全局代理模型组更新完毕。
9、步骤3、基于若干局部代理模型组成的局部代理模型组，建立隔振器结构参数设计的动态仿真方法。工程应用的不同种类的隔振器结构，包括槽型弹簧结构，圆柱螺旋弹簧结构等，通过apdl参数化建模，形成不同种类隔振器结构参数化模型，聚集成可更新参数化模型库。库内的每一种结构形式的隔振器模型，均通过仿真计算结合拉丁超立方采样试验设计方法，输入条件为隔振器的结构参数，输出条件为隔振器的各向刚度。建立了多个相互独立的局部代理模型样本集。针对不同的样本集，建立局部代理模型组：
10、
11、式中flocal为局部代理模型组集合，由参数化模型库内l个不同的kriging代理模型组成。基于均方根误差动态加点准则，建立多个动态kriging模型形成局部代理模型组。通过对验证集均方差检验，对参数化模型库仿真得到的局部代理模型组进行精度验证。
12、步骤4、将全局代理模型组与局部代理模型组耦合应用于隔振器优化仿真中，实现完整的基于多代理模型的卫星隔振器优化动态仿真。基于遗传算法进行刚度设计、布局设计、隔振器结构设计优化，多代理模型辅助遗传算法交叉、变异操作生成所需优化样本集。整体优化分为两步：第一步，输入所需低阶频率优化目标，通过遗传算法迭代开始仿真计算。根据结构布局形式，调取外部全局代理模型组，根据隔振系统结构形式检索全局代理模型库并得到该布局形式下的动态代理模型。遗传算法循环迭代至仿真结束，得到以优化频率为目标的最优刚度参数、布局参数组；第二步，根据最优刚度参数组，通过遗传算法二次仿真，根据隔振器结构形式调取局部代理模型组配对的局部代理模型，进行隔振器刚度参数下的隔振器结构参数寻优计算。算法循环迭代至仿真结束，得到最优隔振器结构参数组。
13、本专利技术的有益效果是，基于全局+局部的双代理模型组，实现了卫星隔振系统及隔振器的隔振优化设计问题，弥补了迭代式优化周期长、成本高、精度低的缺陷；引入了基于rmse的动态kriging模型，替代有限元模型实现了高精度、高效率的优化设计；参数化模型库可动态更新，根据不同的工程需求可扩充设计范围，实现优化设计。本专利技术作为一种卫星隔振的正向优化设计方法，帮助使用者极大缩短了仿真优化周期，有效降低了卫星隔振结构优化设计成本。
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1.一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤2中，通过全局参数化模型库训练全局代理模型组，隔振器不同布局形式的参数化模型归总形成全局参数化模型库，库内模型可动态更新，通过拉丁超立方采样设计，依次生成样本构建多Kriging模型，汇总形成全局代理模型组。
3.根据权利要求2所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤2中，通过动态加点更新全局代理模型组，对于多个Kriging代理模型，基于均方根误差最大的加点准则进行加点，循环迭代生成多组动态代理模型形成高精度的全局代理模型组。
4.根据权利要求1所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤3中，通过局部参数化模型库训练多动态Kriging模型形成局部代理模型组，基于不同种类的隔振器结构形成不同种类隔振器结构参数化模型，聚集成可更新参数化模型库，通过拉丁超立方采样设计，依次产生样本构建Kriging模型组成局部代理模型组。>
5.根据权利要求4所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤3中，基于均方根误差动态加点准则，对于多个Kriging模型形成局部代理模型组，通过对验证集均方差检验，循环迭代得到的高精度局部代理模型组。
6.根据权利要求1所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤4中，全局代理模型组和局部代理模型组耦合卫星隔振结构优化设计中，实现卫星隔振结构分段式正向优化设计，基于刚度设计、布局设计原则，采用全局代理模型组耦合遗传算法动态优化隔振器刚度与隔振系统布局参数；基于隔振器结构设计原则，采用局部代理模型组耦合元启发算法优化形成多组隔振器结构参数。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤2中，通过全局参数化模型库训练全局代理模型组，隔振器不同布局形式的参数化模型归总形成全局参数化模型库，库内模型可动态更新，通过拉丁超立方采样设计，依次生成样本构建多kriging模型，汇总形成全局代理模型组。
3.根据权利要求2所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤2中，通过动态加点更新全局代理模型组，对于多个kriging代理模型，基于均方根误差最大的加点准则进行加点，循环迭代生成多组动态代理模型形成高精度的全局代理模型组。
4.根据权利要求1所述的一种基于多代理模型的卫星隔振结构优化方法，其特征在于：所述步骤3中，通过局部参数化模型库训练多动态kriging模...
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