[发明专利]面向总体设计的卫星结构性能预测方法

权利要求书

1.一种面向卫星总体设计的卫星结构性能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建卫星整星结构的高精度有限元仿真模型，输入不同的卫星结构设计方案x，通过该高精度有限元仿真模型得到与卫星结构设计方案相对应的卫星结构性能的响应值，将多组卫星结构设计方案及卫星结构性能响应值对组成训练数据集；

步骤2：构建卫星结构性能预测的多项式响应面代理模型，使用训练数据集对该多项式响应面代理模型进行优化训练；

步骤3：将优化训练后的多项式响应面代理模型嵌套在卫星总体设计优化系统中；

步骤4：给定任意的卫星结构设计方案，基于已构建的多项式响应面代理模型计算得到卫星结构性能的预测值；

步骤2中根据训练数据集对多项式响应面代理模型进行训练优化的方法是：

步骤2.1：基于K折交叉验证方法分割训练数据集D，得到K个数据集，记为D₁,D₂,...,D_K，令训练子集为D^(-k)＝D-D_k，k＝1,2...K，D_k为验证子集；

步骤2.2：通过训练子集D^(-k)和验证子集D_k，训练优化得到第k个多项式响应面子模型，k＝1,2,...,K；

步骤2.3：对步骤2.2中得到的K个多项式响应面子模型进行集成多项式建模，得到多项式响应面代理模型；

骤2.2中所述训练优化的方法是：

步骤2.2.1：令第k个多项式响应面子模型的训练优化的目标函数为Min(Θ(β^(-k)))

约束条件为：

β^(-k)＝(F^(-k))⁺y^(-k)

x^kj∈D^(-k),1≤j≤n_k

其中，

表示第k个多项式响应面子模型的训练优化的目标函数值，用于衡量多项式响应面模型的准确程度；

n_k为第k个训练子集D^(-k)中样本点的个数，为卫星结构设计方案x⁽ⁱ⁾通过第k个多项式响应面代理子模型计算出的卫星结构性能响应预测值，y⁽ⁱ⁾为训练数据集中与卫星结构设计方案x⁽ⁱ⁾相对应的卫星结构性能响应值；

β^(-k)为第k个多项式响应面代理子模型的回归系数，为优化后得到的第k个多项式响应面子模型中的多项式基函数向量，S^(-k)(x^k1)表示优化后得到的第k个多项式响应面子模型基于训练子集D^(-k)中第1个卫星结构设计方案的多项式基函数向量；

为基函数，为优化后的多项式基函数向量S^(-k)中多项式基函数的个数，y^(-k)为训练子集D^(-k)中的卫星结构性能响应向量，x^kj为训练子集D^(-k)中第j个卫星结构设计方案；

F^(-k)为基于第k个训练子集的设计矩阵，

步骤2.2.2：通过遗传算法对上述目标函数进行求解，得到第k个多项式基函数向量S^(-k)。