電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計理論和算法研究.pdf

1、基于工程發(fā)展的客觀現實需求，以及異于傳統(tǒng)優(yōu)化設計理論和方法的突出優(yōu)點，近年來，魯棒優(yōu)化設計理論和方法在自然科學、工程技術、經濟管理等各個領域得到了廣泛的發(fā)展和應用，無論在魯棒優(yōu)化方法和理論體系的構建，還是在實際工程問題的求解算法研究等方面，都取得了長足的進步。但總體來說，與其他學科或專業(yè)比較，電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計的研究成果還很不成熟和完善，電磁場逆問題魯棒優(yōu)化理論和算法研究仍處于起步階段。其中主要問題之一就是現有研究成果都是以犧牲算

2、法的計算效率為代價換取魯棒性能參數的分析和計算?？紤]到電磁場逆問題的求解需要反復進行電磁場正問題的數值分析和計算，應用現有成果進行電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計研究，對于計算機的資源要求來說無疑是雪上加霜。所以如何提高計算效率是電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計理論和算法研究必須解決的“瓶頸”問題。
　　在綜合國內外研究成果的基礎上，本文對進化類魯棒優(yōu)化算法進行了系統(tǒng)分析和深入研究。針對電磁場逆問題的特點，重點解決魯棒性能參數計算依賴巨大計算資源

3、這一瓶頸問題。同時，為保證算法的全局尋優(yōu)能力，對算法的結構和參數賦值機制等問題亦進行了相應的改進研究，以期在提高算法的計算效率的同時，也能夠保證算法最終解的質量。此外，還探討了電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計的若干關鍵技術問題。
　　首先，提出了一種電磁場逆問題粒子群魯棒優(yōu)化算法。根據魯棒優(yōu)化問題的特點，重新定義了粒子鄰域、提出了一種有效的期望適值賦值機制、新點的產生規(guī)則，以及基于距離的期望適值計算式。此外，為適應電磁場逆問題魯棒優(yōu)化分析

4、計算的需求，對算法的結構和參數進行了改進研究。主要工作包括速度和位置矢量更新算法、年齡變量的引入、越界控制等。
　　其次，將一種新的基于概率模型的進化算法——交叉熵算法，成功推廣應用于電磁場逆問題的魯棒優(yōu)化設計。為此，提出了一種平滑參數的自適應調節(jié)算法、引入簡單而有效的變異操作、基于交叉熵算法固有特點的設計的魯棒參數賦值新機制、保證約束條件成立的可行性概率模型，以及算法終止的新規(guī)則。
　　再次，對電磁場逆問題魯棒優(yōu)化設計的若

5、干關鍵技術問題進行了研究。(1)基于機器學習領域最新的研究成果:支持向量機，提出了一種新的表面響應模型，并將其與進化算法結合，提出了一種魯棒優(yōu)化設計的快速求解策略;(2)通過將多項式混沌展開作為典型隨機擾動的隨機響應面模型，提出了一種魯棒性能參數的快速計算方法，并將其與進化算法結合，提出了電磁場逆問題魯棒優(yōu)化的另一種快速優(yōu)化策略;(3)基于交替使用不同性能參數評價中間解的新思路，提出了一種同時求解魯棒最優(yōu)解和全局最優(yōu)解的求解方法。

6、>　　最后，為驗證和說明理論成果的正確性，對系列工程電磁場逆問題進行了實例分析和計算。首先，以倒S形天線的魯棒優(yōu)化設計、模型天線制作以及天線性能測試結果的分析等工程實例來證明理論成果的正確性、可靠性和優(yōu)越性。然后，應用天線陣魯棒優(yōu)化設計和標準TEAM(TestingofElectromagneticAnalysisMethod)WorkshopProblem基準算例等工程電磁場逆問題對本文提出的魯棒優(yōu)化算法和技術進行了全面的分析和驗證。