改进蚁群优化组合法在长缝光谱仪结构优化中的应用

为了满足世界空间紫外天文台中的有效载荷长缝光谱仪(LSS)的设计要求,设计了LSS主结构并对主结构的优化设计方法进行了研究。建立了以结构频率要求为约束条件,以结构质量最轻为目标函数的LSS结构优化模型。采用ANSYS软件作为结构分析器,提出一种新的更新蚁群路径信息的策略,并使用这种改进的蚁群算法作为优化器,构建了一种组合的结构优化方法。应用这种优化组合方法对LSS主结构进行优化设计,并与ANSYS零阶优化方法的优化结果进行比较。计算表明,优化组合方法得出的质量比ANSYS零阶方法降低约7%,使主结构质量相对于初始质量减少约25%,基频达到82.3 Hz,满足了设计要求。组合方法结合了改进蚁群算法和ANSYS软件两者的长处,可应用于其它类似工程结构优化。

长缝光谱仪主结构的稳健优化设计

为了减轻长缝光谱仪(LSS)主结构的重量,保持结构响应的高稳定性,对LSS主结构进行了稳健优化设计。分析了结构尺寸加工公差和材料参数波动等不确定性因素对LSS主结构稳健性的影响;调整结构尺寸加工公差,建立以结构质量为目标,以结构频率为约束的LSS主结构稳健优化模型,应用蒙特卡罗模拟方法和蚁群优化算法对稳健优化模型进行优化求解。结果表明,稳健优化后的结构质量为33kg,比初始质量减少17.5%;频率为77Hz。稳健优化最优结构质量较确定性优化略高,但结构响应更为稳定,具备抵抗尺寸波动和材料参数波动的能力,满足设计要求。采用的设计方法对类似结构的稳健优化设计有参考意义。

中山大学1.2m望远镜天文光谱仪的研制(特邀)

中山大学计划在珠海校区大南山台址建设一座以1.2 m望远镜为核心的多功能天文观测设施。在无改正镜组条件下,望远镜可覆盖15′的全视场,并在消旋器下方设置一个八面体卡焦单元,容纳多个观测终端仪器,实现天文光谱观测和多色成像观测之间的功能切换。其中,天文光谱观测设备包括一台长缝光谱仪、一台高分辨率光纤光谱仪和一套波长定标装置。长缝光谱仪提供缝长≥5′、中低分辨率R=1000~3000的光谱观测功能,可针对星系、星团等扩展源目标进行有效观测。高分辨率光纤光谱仪提供高分辨率R≥30000、覆盖400~900 nm的单目标光谱观测功能,可针对特殊点源天体进行高精度化学丰度分析与视向速度测量。本文详细介绍了中山大学1.2 m望远镜配套的天文光谱仪器研制内容。