基于BP神经网络的星箭分离冲击环境分析及软件开发

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星箭分离是卫星火箭发射任务的最后一环,直接关系着火箭发射任务的成败。卫星和火箭一般采用包带紧锁装置连接,并通过爆炸螺栓的爆炸来实现卫星和火箭的分离。在这个过程中,由于卫星对接框预紧力应变能的释放等因素的影响,会在卫星上产生一个高频冲击环境,这个环境对卫星有着重要的影响。由于星箭分离高频冲击环境对卫星有着重要的影响,本文针对这个问题进行了研究。传统的研究方法一般通过实验或者软件建模仿真来求得卫星可能的最大冲击响应值,本文提出以BP神经网络算法以及其多种改进形式,探寻卫星参数与卫星最大冲击响应之间的映射关系,并用这种映射关系去预测其他卫星可能产生的最大冲击响应,从而大大简化了卫星最大冲击响应的预测,为卫星的初步设计提供一定的依据。为此,本文首先研究了冲击响应谱这一最为常用的冲击分析方法,并计算出样本卫星的冲击响应谱和最大冲击响应值;然后建立BP神经网络以及它的几种改进形式(附加动量法、可变学习速率法、LM方法和GA-BP算法)寻找最大冲击响应值与卫星参数间的映射关系,并用这种映射关系预测新卫星可能的最大响应值;最后基于MATLAB GUIDE平台,运用前面研究的各种理论,设计并开发出一套星箭分离冲击环境计算软件,实现样本数据管理、由样本数据建立网络、使用网络预测卫星响应、结果保存等功能。文章的最后,我们还将结合算例,介绍软件并演示软件的运行流程,将软件计算的结果与试验结果进行对比,对比结果表明本文的理论推导和软件编写都是正确的。
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