[发明专利]一种航天器太阳电池阵布片方案的优化方法

权利要求书

1.一种航天器太阳电池阵布片方案的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对太阳电池阵的光照条件进行枚举，采用加权功率总和和加权功率波动两个指标来对太阳电池阵布片方案的输出电性能进行评价；

S2、用双行数码对太阳电池阵布片方案进行数字化编码；

S3、利用遗传算法对太阳电池阵布片方案进行优化。

2.根据权利要求1所述的航天器太阳电池阵布片方案的优化方法，其特征在于：步骤S1包括

定量评价太阳电池阵布片方案的性能，根据不同光照条件出现的概率，以及各光照条件向相邻光照条件转换的概率，进行加权计算，其包括如下步骤：

步骤A1，根据该航天器的任务轨道或计划，计算可能出现的所有光照条件并记为I_j(j＝1,2,…,n)；

步骤A2，计算每一种光照条件的出现概率W_j；

步骤A3，根据该航天器电源系统、外形特征，计算在光照条件I_j下，太阳电池阵上因航天器本体结构相互遮挡造成的阴影图形，并进一步计算此时太阳电池阵可输出功率P_j；

步骤A4，计算评价该太阳电池阵布片方案输出能力的指标，加权功率总和：

步骤A5，列出所有与光照条件I_j相邻的光照条件I_jk，k＝1,2,…,m_j，以及从I_j转换到I_jk的概率W_jk和I_jk光照条件下，太阳电池阵输出功率P_jk，计算评价该太阳电池阵布片方案输出稳定性的指标，加权功率波动：

3.根据权利要求1所述的航天器太阳电池阵布片方案的优化方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：

步骤B1，记太阳电池阵尺寸为p×q，将其随机划分为p×1,p×2,p×3…等不同尺寸的子阵，子阵中排布不同尺寸的矩形太阳电池串，排布时需要满足两个约束：

(1)子阵必须被填充满；

(2)在不切割太阳电池串的情况下，子阵无法被切分成更小的子阵；

步骤B2，对尺寸为p×k(k＝1,2,…)的子阵，满足约束的排布方案是有限的，对不同k取值时的方案分别进行编号，构成编码的基本元素；

步骤B3，太阳电池阵布片方案的编码由其各个子阵的尺寸和子阵排布方案序号组成。

4.根据权利要求1所述的航天器太阳电池阵布片方案的优化方法，其特征在于：步骤S3中，使用双目标遗传算法来探索大量的太阳电池阵布片方案并从中演化、筛选出优胜方案，其包括如下子步骤：

步骤E1，令t＝1，并初始化最优集

步骤E2，随机生成N个太阳电池阵布片方案，记为G_t；

步骤E3，计算G_t中每个解的目标函数WPS和WPV；

步骤E4，对本代解与上代的最优集合并进行非支配排序，得到本代最优集P_t；

步骤E5，如果达到预设的代数上限，则终止迭代，输出最优解集P_t；

步骤E6，如果最优集连续K代没有变化，即P_t＝P_t-1＝…＝P_t-K+1，则令t＝t+1，并回到步骤E2；

步骤E7，从P_t中属于G_t的个体中挑选(1-a)×N个拥挤距离较大的个体，从P_t中不属于G_t的个体中随机选a×N个拥挤距离较大的个体，若P_t中属于G_t的个体总数少于(1-a)×N则从P_t中随机选取补足，这N个解一起作为父代个体集；

步骤E8，对父代个体进行交叉和变异，产生子代个体集，记为G_t+1；

步骤E9，令t＝t+1，并回到步骤E3。