本發(fā)明涉及航天器結(jié)構(gòu)空間機(jī)熱耦合技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著高分辨率、高精度成像衛(wèi)星的快速發(fā)展，星上有效載荷成像能力迅速增強(qiáng)的同時(shí)，對(duì)有效載荷指向精度要求也日漸提高，隨之對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和星上載荷安裝結(jié)構(gòu)的精度和尺寸穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，航天器在軌高精度高分辨率成像技術(shù)也取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。這類(lèi)航天器上載荷大多具有明顯的特點(diǎn)，即對(duì)在軌熱環(huán)境變化非常敏感，這是由于軌道熱載荷引起的結(jié)構(gòu)變形和熱應(yīng)力可能會(huì)嚴(yán)重影響它們的工作性能，因此航天器敏感載荷對(duì)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性的要求日趨嚴(yán)苛，這也直接要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就需要充分考慮結(jié)構(gòu)在軌熱穩(wěn)定性，必須對(duì)結(jié)構(gòu)在軌熱變形進(jìn)行精確分析。

本質(zhì)上說(shuō)，航天器結(jié)構(gòu)在軌熱變形仿真，是典型的機(jī)熱耦合邊值問(wèn)題，通常采用一體化協(xié)同仿真解決這類(lèi)問(wèn)題，其關(guān)鍵在于機(jī)熱耦合載荷向航天器結(jié)構(gòu)傳遞的模擬。傳統(tǒng)機(jī)熱耦合分析方法能夠處理這些問(wèn)題，但仍存在著諸多不足，主要表現(xiàn)在：

(1)傳統(tǒng)的多場(chǎng)耦合仿真分析大多數(shù)集中在某一種分析工具內(nèi)完成，無(wú)法適應(yīng)航天器機(jī)熱耦合仿真，需協(xié)同多學(xué)科專(zhuān)業(yè)分析工具完成，而各學(xué)科專(zhuān)業(yè)仿真分析工具之間缺乏有效的數(shù)據(jù)交換接口，進(jìn)而導(dǎo)致這類(lèi)多場(chǎng)耦合問(wèn)題的協(xié)同仿真工作流程復(fù)雜，涉及到頻繁的數(shù)據(jù)交換和大量的數(shù)據(jù)處理，仿真效率低下；

(2)雖然利用部分仿真分析工具的解算功能，在一定程度上進(jìn)行耦合載荷傳遞，但由于這些解算功能較為明顯的局限性，使得功能上無(wú)法完全適應(yīng)復(fù)雜構(gòu)型航天器的情況，特別是因構(gòu)型復(fù)雜使得機(jī)械間隙或容差較小引起的粗大誤差或奇異性結(jié)果；

(3)傳統(tǒng)方法在具體實(shí)施過(guò)程中通常涉及大量的人工干預(yù)和針對(duì)特定目標(biāo)的定制模式，不具備通用的數(shù)據(jù)處理和解算能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法，包括如下步驟：

步驟1：提取航天器機(jī)熱耦合仿真模型數(shù)據(jù)和耦合載荷初始數(shù)據(jù)，并對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行四變?cè)恢滦蕴幚恚?/p>

步驟2：設(shè)定耦合仿真模型的精度閾值，對(duì)仿真模型進(jìn)行區(qū)域分解和區(qū)域邊界識(shí)別；

步驟3：設(shè)定耦合載荷傳遞精度需求，運(yùn)用徑向基函數(shù)對(duì)耦合仿真模型分解的區(qū)域進(jìn)行耦合載荷傳遞；

步驟4：提取已進(jìn)行耦合載荷傳遞的區(qū)域特征數(shù)據(jù)，與初始耦合載荷特征數(shù)據(jù)進(jìn)行判比校驗(yàn)，判斷傳遞精度是否滿足精度需求，若滿足則執(zhí)行步驟5，若不滿足，則對(duì)該子區(qū)域進(jìn)行自適應(yīng)細(xì)分后返回執(zhí)行步驟3；

步驟5：對(duì)全部子區(qū)域進(jìn)行遍歷，完成各子區(qū)域邊界縫合。

優(yōu)選地，所述步驟2包括：設(shè)定耦合仿真模型的精度閾值，針對(duì)四變?cè)獢?shù)據(jù)識(shí)別模型的幾何特征和離散特征，根據(jù)幾何特征、離散特征及精度閾值將模型數(shù)據(jù)，即將全局?jǐn)?shù)據(jù)分解為若干重疊的數(shù)據(jù)子區(qū)域，同時(shí)識(shí)別這些數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界，標(biāo)定為區(qū)域特征。

優(yōu)選地，所述步驟3包括：設(shè)定傳遞精度需求，對(duì)任一子區(qū)域使用同一起始控制半徑，調(diào)用被該控制半徑圍成的球所包覆耦合載荷初始數(shù)據(jù)，采用緊支撐徑向基函數(shù)φ(r)進(jìn)行耦合載荷傳遞；其中，緊支撐徑向基函數(shù)的計(jì)算公式如下：

φ(r)＝(1-r)⁴+(4r+1) (1)

φ(r)＝(1-r)⁴×(4+16r+12r²+3r³)

式中：r表示控制半徑。

優(yōu)選地，所述步驟5包括：對(duì)全部子區(qū)域進(jìn)行遍歷，依次提取各子區(qū)域邊界耦合載荷數(shù)據(jù)，與其他子區(qū)域中與該邊界重疊處數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)并取邊界耦合載荷數(shù)據(jù)為傳遞結(jié)果，完成各子區(qū)域邊界縫合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明利用自定義的傳遞精度需求和模型特征識(shí)別結(jié)果，對(duì)仿真模型數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域分解，縮小了實(shí)際傳遞的解算區(qū)域，有效的解決了航天器構(gòu)型復(fù)雜、模型精度條件、耦合載荷傳遞效率和精度之間存在矛盾等問(wèn)題，極大的便利了解算區(qū)域內(nèi)獲取最佳自適應(yīng)控制半徑，便于耦合載荷傳遞自適應(yīng)解算的進(jìn)行。

2、本發(fā)明充分利用已進(jìn)行傳遞的分區(qū)數(shù)據(jù)，提取分區(qū)耦合載荷并與初始耦合載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行特征校驗(yàn)，在不滿足精度需求的區(qū)域，根據(jù)精度需求進(jìn)行精度分級(jí)傳遞，逐級(jí)加強(qiáng)精度控制并適應(yīng)精度調(diào)整傳遞控制半徑，對(duì)分區(qū)進(jìn)行分級(jí)逐步傳遞，保證傳遞結(jié)果具有足夠的精度；同時(shí)，利用區(qū)域耦合載荷和精度控制，對(duì)區(qū)域邊界進(jìn)行縫合，直至全范圍耦合載荷傳遞精度符合設(shè)定精度需求。

3、本發(fā)明形成嚴(yán)格數(shù)據(jù)格式，定義完整的數(shù)據(jù)流程，對(duì)從不同專(zhuān)業(yè)仿真分析工具中提取的初始數(shù)據(jù)并進(jìn)行多變?cè)恢滦蕴幚?，形成一致歐氏空間下五變?cè)獢?shù)據(jù)描述的嚴(yán)整格式，同時(shí)，能夠完全適應(yīng)不同效率、精度需求等形成自適應(yīng)控制半徑和分級(jí)結(jié)果開(kāi)展多種等級(jí)的快速\精細(xì)傳遞。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法的詳細(xì)流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的航天器空間機(jī)熱耦合載荷高精度自適應(yīng)傳遞的通用方法，包括如下步驟：

步驟S1：提取航天器機(jī)熱耦合仿真模型數(shù)據(jù)和耦合載荷初始數(shù)據(jù)，并對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行多變?cè)恢滦蕴幚恚?/p>

步驟S2：設(shè)定耦合載荷傳遞精度需求，對(duì)航天器結(jié)構(gòu)仿真模型進(jìn)行區(qū)域分解和區(qū)域邊界識(shí)別；

步驟S3：運(yùn)用緊支撐徑向基函數(shù)對(duì)航天器結(jié)構(gòu)仿真模型分解的區(qū)域進(jìn)行分級(jí)耦合載荷傳遞；

步驟S4：提取已傳遞的耦合載荷的區(qū)域并與耦合載荷初始特征數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，判斷是否滿足設(shè)定的耦合載荷傳遞精度需求，若滿足則結(jié)束；若不滿足，則返回執(zhí)行步驟S3；

所述步驟S2包括：設(shè)定耦合載荷傳遞精度需求，即設(shè)定航天器結(jié)構(gòu)仿真模型的精度閾值，利用耦合仿真模型數(shù)據(jù)識(shí)別航天器結(jié)構(gòu)仿真模型的幾何特征和離散特征，根據(jù)識(shí)別的幾何特征、離散特征以及設(shè)定的精度需求對(duì)航天器結(jié)構(gòu)仿真模型進(jìn)行區(qū)域分解和區(qū)域邊界識(shí)別；對(duì)識(shí)別出來(lái)的航天器結(jié)構(gòu)仿真模型進(jìn)行區(qū)域分解，為耦合載荷傳遞獲取區(qū)域內(nèi)的精度調(diào)整傳遞控制半徑；

所述步驟S3包括：提取區(qū)域內(nèi)耦合載荷，并根據(jù)精度需求進(jìn)行精度分級(jí)傳遞，即逐級(jí)加強(qiáng)精度并匹配對(duì)應(yīng)區(qū)域的精度調(diào)整傳遞控制半徑；其中，緊支撐徑向基函數(shù)的計(jì)算公式如下：

φ(r)＝(1-r)⁴+(4r+1) (1)

φ(r)＝(1-r)⁴×(4+16r+12r²+3r³)

式中：r表示控制半徑。

所述步驟S4包括：對(duì)區(qū)域邊界進(jìn)行邊界縫合和校驗(yàn)，提取已傳遞的耦合載荷的區(qū)域并與耦合載荷初始特征數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，判斷是否滿足設(shè)定的耦合載荷傳遞精度需求，若滿足，則校驗(yàn)下一個(gè)已傳遞的耦合載荷的區(qū)域，當(dāng)所有耦合載荷區(qū)域校驗(yàn)完畢時(shí)結(jié)束；若不滿足，則返回執(zhí)行步驟S3；

本發(fā)明定義了完整的數(shù)據(jù)流程，對(duì)從不同專(zhuān)業(yè)仿真分析工具中提取的初始數(shù)據(jù)并進(jìn)行多變?cè)恢滦蕴幚恚纬梢恢職W氏空間下五變?cè)獢?shù)據(jù)描述的嚴(yán)整格式，同時(shí)，能夠完全適應(yīng)不同效率、精度需求等形成自適應(yīng)控制半徑和分級(jí)結(jié)果開(kāi)展多種等級(jí)的快速\精細(xì)傳遞。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。