基于有限元法和多岛遗传算法的飞轮结构参数优化设计

基于有限元法和多岛遗传算法的飞轮结构参数优化设计

丁泉惠1，王 森2，黄修长1，华宏星1 ( 1.上海交通大学振动冲击噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室，上海200240；2.上海航天控制技术研究所，上海200233）

【摘 要】摘要：针对一种额定角动量为68 Nms的飞轮，以飞轮轮缘响应相对于基础激励输入的加速度传递率为优化目标，以轮体转动惯量、几何尺寸、强度、刚度、质量等为约束条件，对截面形状为工字型的轮辐和轮缘几何尺寸参数的设计提出了优化方法。该优化方法基于有限元法建立飞轮轮体模型，同时利用多岛遗传算法对飞轮轮体进行了多学科设计优化研究。结果表明，在满足设计要求的前提下，轮缘加速度传递率得到明显降低。该方法对提高航天器飞轮轮体结构设计效率具有一定的现实意义。 【期刊名称】噪声与振动控制 【年(卷),期】2016(036)002 【总页数】5

【关键词】振动与波；飞轮；有限元法；多岛遗传算法；优化设计

近年来各国卫星数量增多，应用更加广泛，表明卫星在各国经济、社会发展和国防建设中发挥着越来越重要的作用。

卫星通过姿态控制系统控制自身的姿态，姿态控制方法可分为被动式和主动式两类。卫星对姿态进行主动控制的系统由姿态敏感器、控制器和执行机构三部分组成。在卫星三个轴各设一个执行机构，就可以保持卫星主动三轴稳定，而飞轮是主动三轴稳定姿态控制系统的执行机构之一[1]，飞轮系统利用飞轮所储存的角动量与飞行器进行角动量交换，来实现稳定飞行的三轴姿态，已成为卫