【摘要】：按照是否考慮不確定因素的影響,工程優(yōu)化設計可以分為兩大類。一類為確定性優(yōu)化設計,即系統(tǒng)中不存在不確定因素的影響。而針對某些特定問題,系統(tǒng)中存在不確定因素。這些因素會造成產品性能波動,甚至導致功能失效,必須在設計階段對其加以定量考慮。穩(wěn)健設計是處理不確定信息的有效途徑之一,已經得到較為廣泛的關注。本文從穩(wěn)健設計和確定性設計兩方面入手,以天線結構系統(tǒng)為主要應用對象,針對現(xiàn)有優(yōu)化理論在工程實用化方面的一些不足和尚未完全解決的問題展開了研究。完成的主要工作如下:1.基于不確定參數(shù)的凸集合描述和可行橢球的概念,提出了一種穩(wěn)健性指標,可用以衡量多個性能波動約束下設計方案的穩(wěn)健程度。該指標具有明確的物理意義且便于求解。利用該指標構建了相應的穩(wěn)健優(yōu)化模型。與傳統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化方法相比,該模型的求解無需內層循環(huán),可顯著提高穩(wěn)健設計的求解效率。2.針對隨機變量和區(qū)間變量并存情況下的穩(wěn)健優(yōu)化問題,提出了一種物理意義明確的穩(wěn)健性指標。該指標反映了設計方案滿足性能波動約束的概率,并以此指標為基礎構建了穩(wěn)健優(yōu)化模型。該模型一方面避免了傳統(tǒng)優(yōu)化方法對隨機變量和區(qū)間變量的雙層抽樣,可大幅度地提高求解效率。另一方面可以避免傳統(tǒng)方法無法完全保證目標穩(wěn)健性要求的弊端。多組數(shù)值算例驗證了該方法的有效性。3.傳統(tǒng)的區(qū)間數(shù)學方法無法考慮變量之間的相關性,當其應用到天線電磁分析中時會導致性能的估計區(qū)間過大。針對該問題,本文考慮陣元激勵幅度的區(qū)間不確定性,提出一種基于泰勒級數(shù)展開的電性能區(qū)間估計方法。該方法能夠獲得更加準確的電性能區(qū)間,同時可避免繁瑣的區(qū)間運算,計算流程更加簡潔。多組數(shù)值算例表明該方法可明顯緩解傳統(tǒng)區(qū)間數(shù)學帶來的區(qū)間擴張問題。4.研究了面向電性能的星載反射面天線背架拓撲優(yōu)化問題。在反射面天線機電集成分析方法和基于遺傳算法的拓撲優(yōu)化策略的基礎上,提出了以天線電磁性能為目標的背架拓撲優(yōu)化設計模型。相比較傳統(tǒng)的以應變能最小化為目標的拓撲優(yōu)化設計,本文方法可得到具有更優(yōu)電性能指標的材料分布。5.針對安裝有調整機構的大型相控陣天線結構,提出了一種考慮結構陣面精度和機構運動學性能的集成機構設計方法。以往的調整機構設計方法往往忽略陣面變形的存在,使得最終方案無法在整個機構調整空間內都滿足陣面精度。本文方法綜合考慮結構性能和機構性能,保證了在調整空間內的陣面精度,便于工程應用。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【參考文獻】

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本文編號：2799700