带性能的布局约束问题有广泛的应用领域,如卫星舱配置装填问题、钢材企业的钢坯切割问题、管道布局、工业厂房及设备布局设计,属于NP-hard问题。本文是以卫星舱载荷装填问题为研究背景,主要研究三维空间中,规则物体如何放置在四个轴承板上,在给定的约束条件下,整个布局方案的转动惯量和包络半径要尽可能的小。目前,主要有随机初始点的演化算法和启发式可行方案构造与群智能优化装填顺序的混合算法。前者搜索空间大和干涉计算耗时限制了算法性能提高,后者载荷多舱配置和装填需要协同优化,否则很难达到相互冲突的指标之间的平衡优化。受无免费午餐理论和之前学者工作的启发,本文对卫星舱载荷配置与装填问题以及多舱装填协同优化展开了研究,主要包括差分进化算法与启发式可行方案构造相结合优化多舱卫星的转动惯量与容器半径,基于天牛须搜索的粒子群算法优化多舱卫星的惯量夹角和质心偏移量。创新点主要包括如下2个方面:1.提出一种偏序密钥启发式差分算法用来解决多舱卫星装填的转动惯量和包络半径。基于已有的知识,利用获取的知识来构造初始种群;采用偏序密钥启发式差分优化机制,实现载荷负载配置和单舱装填的协同优化;构造新适应度函数,确保包络半径和转动惯量的平衡优化。实验数据表明:与已提出的算法相比,本文算法计算的多舱卫星转动惯量和容器半径都较小。2.提出了一种基于天牛须搜索的粒子群优化算法优化多舱卫星的惯量夹角和质心偏移量。通过天牛的两个须计算适应度函数,在粒子移动过程中,利用天牛须搜索策略对下一步的左右方向进行预判,使粒子向下一步更优的位置移动,更好的来求解布局方案。基于天牛须算法的粒子群优化来最小化四个共同力的合力,以及减小卫星的质心偏移量和惯性夹角。实证结果表明:本文算法计算的整体方案有更小的惯量夹角和质心偏移量。本文主要研究了国际商用通信卫星模块模型。为了提高卫星求解精度和定位精度,本文对多舱卫星的载荷配置和约束装填,并结合区域定位策略求解了载荷装填方案。希望本文提出的方法策略能为更复杂的布局优化问题提供启示。