飞机传统设计是从负载、配电到发电的串行设计过程,各个子系统的设计互相独立,难以保证飞机整体的综合性能,甚至可能导致系统难以正常工作,因此通常带来大量迭代设计工作,大大增加了设计难度、成本和周期。而飞机的电气化技术使得电能将所有机载设备集成于一体,各子系统互相作用关系更加复杂,传统的设计方法已经难以满足未来发展需求。本文对飞机供电系统的集成设计方法开展研究,采用基于模型和优化的智能化方法开展飞机供电系统集成设计,突破传统设计方法带来的大量人工迭代的局限性,提高系统的设计效率和综合性能,降低设计成本和周期。论文依次对飞机供电系统整体设计框架、设计模型、具体设计问题（内容）以及实现进行了研究,具体研究内容和创新点包括:1)本文在总结未来电气化飞机供电系统发展需求及关键技术的基础上,首次明确规划飞机供电系统集成化设计的范畴,将飞机供电系统设计定义为物理层（网络拓扑、技术选用和容量配置）和控制层（能量调度和参数控制）组成的多层次设计问题,对各个层次的设计问题进行了分析和阐述,初步提出了智能化的设计框架,并针对智能化设计的特点提出了相关解决方案。2)为实现飞机供电系统基于模型的设计,本文提出基于多学科设计优化的部件建模方法,采用多学科设计优化策略建立系统部件模块化、层次化的模型,从而降低模型计算成本和参数数目,提高供电系统集成设计的效率。具体而言,论文首先使用模块化建模思想改进多物理模型,从而描述建模对象不同组件参数之间的耦合关系;接着提出基于数据挖掘的模型化简方法,挖掘多物理模型的关键参数,从而降低模型维数;最后使用机器学习算法建立多物理模型的代理模型,从而降低模型的计算成本。论文以电机为例,开展了不同模型与样机、产品的对比分析,结果表明,论文建立的模型误差低至3.5%,在系统设计中可提高50%的优化速度、26%的收敛速度以及60%的解的多样性,提高了设计效率。3)为实现系统节点的集成,本文对飞机供电系统网络拓扑开展研究,提出基于供电能力的飞机供电系统网络拓扑设计方法,结合基于平台的设计方法自动生成系统网络拓扑,将设计问题串行分解为约束满足问题和多目标问题,建立两个问题的约束和目标函数,集成了单点故障和多点故障对系统供电可靠性的影响,通过智能算法求解获得网络拓扑可靠性最优的解。论文以3个电源节点和5-8个汇流条节点组成的分布式供电系统为例,对比了该方法与传统的遍历方法,验证了设计的正确性;同时,分析结果表明,基于供电能力的网络拓扑设计可以将数周乃至数月才能完成的工作缩短至数小时,大大提高了网络拓扑的设计效率。4)为确定系统拓扑节点之间的连接形式,本文对飞机供电系统供电体制开展研究,提出基于模型的飞机高压直流供电体制定量分析方法,结合系统配套部件当前的技术水平,分析大功率发电机、燃料电池、PWM整流器、电缆、开关等部件组成的供电系统的电压等级的优选范围。与传统参考民用供电体制的思路相比,本文提出的方法具有更广泛的理论意义,可以为未来电气化飞机电源的选型和供电体制的设计提供理论支撑。5)为确定飞机供电系统各支路和节点的容量大小,本文开展飞机供电系统容量配置方法研究,提出了飞机电网基于多工作状态生成、缩减和融合的容量优化配置方法。基于故障网络重构的工作状态生成方法将系统复杂的工作状态考虑到系统容量配置过程中,实现了工作状态的自动化遍历。基于支路极限工况的工作状态缩减方法针对存在的大量离散工作状态,提取系统具有代表性的工作状态子集。基于场景占优的工作状态融合方法针对传统基于最差情况的综合方法导致的系统容量需求过大的问题,提出使用场景占优的概念对不同工作状态下系统的优化解进行综合,可以降低系统的重量。论文以3个电源节点和5个汇流条节点组成的分布式供电系统为例,对比了缩减前后工作状态的设计结果,分析表明,该方法可以减少95%以上的工作状态,并且能够保证缩减后的工作状态获得的解能够覆盖98%以上缩减前工作状态的解,在保证设计效果的前提下大大降低了设计的工作量。6)为了实现飞机供电系统的集成化设计,本文对飞机供电系统的集成设计方法进行了初步研究,规划设计了系统设计的软件平台,并对系统设计结果的可行性进行了简单的局部验证。在集成化设计的研究中,论文提出了三种用于集成设计的分布式优化结构,并对其进行了理论、仿真对比分析,证明了三层串行分布式结构的优势。在软件平台的规划设计中,论文基于Lab VIEW和MATLAB/Plat EMO开发了一套简单的软件界面,用于实现设计需求的输入、设计算法的选择和设计结果的显示。为了验证设计结果的可行性,论文对由燃料电池和混合储能构成的单汇流条供电系统设计结果下,系统参数控制层的设计空间进行了探索,分析不同控制参数的变化对设计效果的影响,从而验证设计的可行性;此外,论文还对多汇流条供电系统的网络重构策略开展了分析,通过与遍历法获得的策略的对比,验证了论文制定策略的正确性。