本文關(guān)鍵詞：田口算法在電磁優(yōu)化中的應(yīng)用研究

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【摘要】：田口算法(Taguchi method,TM)是一種基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的全局優(yōu)化算法,由于它具有優(yōu)秀的參數(shù)組合設(shè)計(jì)能力,已經(jīng)在眾多工程領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。然而,電磁領(lǐng)域中涉及到的多為復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)、非線性的目標(biāo)函數(shù)和約束條件等物理數(shù)學(xué)問(wèn)題,田口算法在解決這些電磁問(wèn)題時(shí),算法迭代后期水平差值會(huì)變得很小,沒(méi)有跳出局部極值的能力,且每次迭代產(chǎn)生的搜索空間單一,同一水平差值下算法的搜索廣度不夠,易丟失全局最優(yōu)解。文中針對(duì)田口算法的不足進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),并將其應(yīng)用于幾個(gè)電磁優(yōu)化問(wèn)題的實(shí)例,具體工作安排如下:(1)研究了田口算法的基本原理,包括算法的設(shè)計(jì)流程,優(yōu)點(diǎn)及局限性。(2)針對(duì)田口算法存在的不足,引入遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)中的變異思想,設(shè)計(jì)了一種基于變異算子的田口算法(Mutation-based Taguchi method,MTM)。同時(shí),根據(jù)模擬退火算法(Simulated Annealing,SA)的退火原理,加入了自適應(yīng)內(nèi)循環(huán)機(jī)制,既能多樣化搜索空間,又能控制算法迭代次數(shù)。文中分析比較了兩種變異方式,詳細(xì)討論了三種變異算子對(duì)不同測(cè)試函數(shù)的優(yōu)化性能。(3)采用MTM對(duì)陣列天線方向圖進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,優(yōu)化激勵(lì)電流幅度值,成功獲得了具有低旁瓣及特定方向產(chǎn)生零點(diǎn)的方向圖,性能可與粒子群優(yōu)化算法(Particle swarm optimization,PSO)相比擬,并且計(jì)算量大大降低;同時(shí)優(yōu)化激勵(lì)電流幅值和相位,驗(yàn)證了MTM能夠有效應(yīng)用于此類優(yōu)化問(wèn)題。(4)將MTM應(yīng)用于多層吸波材料分層優(yōu)化設(shè)計(jì),將五層涂料的電磁參數(shù)及厚度作為優(yōu)化參數(shù),優(yōu)化得到的材料與基本田口算法相比厚度更薄,平均反射率更低。(5)利用MTM優(yōu)化設(shè)計(jì)工作于GSM900頻段的PIFA天線。利用HFSS建立PIFA天線仿真模型,以HFSS-Matlab-API函數(shù)作為橋梁連接Matlab與HFSS,實(shí)現(xiàn)兩種軟件之間的數(shù)據(jù)互通。將MTM與HFSS仿真相結(jié)合對(duì)PIFA天線的多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的PIFA天線符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),中心頻率處的回波損耗值達(dá)到-54.1dB。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP301.6;TN820.15

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1143006