【摘要】：按照是否考慮不確定因素的影響,工程優(yōu)化設(shè)計(jì)可以分為兩大類。一類為確定性優(yōu)化設(shè)計(jì),即系統(tǒng)中不存在不確定因素的影響。而針對(duì)某些特定問(wèn)題,系統(tǒng)中存在不確定因素。這些因素會(huì)造成產(chǎn)品性能波動(dòng),甚至導(dǎo)致功能失效,必須在設(shè)計(jì)階段對(duì)其加以定量考慮。穩(wěn)健設(shè)計(jì)是處理不確定信息的有效途徑之一,已經(jīng)得到較為廣泛的關(guān)注。本文從穩(wěn)健設(shè)計(jì)和確定性設(shè)計(jì)兩方面入手,以天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為主要應(yīng)用對(duì)象,針對(duì)現(xiàn)有優(yōu)化理論在工程實(shí)用化方面的一些不足和尚未完全解決的問(wèn)題展開(kāi)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(biāo),可用以衡量多個(gè)性能波動(dòng)約束下設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)健程度。該指標(biāo)具有明確的物理意義且便于求解。利用該指標(biāo)構(gòu)建了相應(yīng)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(wú)需內(nèi)層循環(huán),可顯著提高穩(wěn)健設(shè)計(jì)的求解效率。2.針對(duì)隨機(jī)變量和區(qū)間變量并存情況下的穩(wěn)健優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種物理意義明確的穩(wěn)健性指標(biāo)。該指標(biāo)反映了設(shè)計(jì)方案滿足性能波動(dòng)約束的概率,并以此指標(biāo)為基礎(chǔ)構(gòu)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(duì)隨機(jī)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(wú)法完全保證目標(biāo)穩(wěn)健性要求的弊端。多組數(shù)值算例驗(yàn)證了該方法的有效性。3.傳統(tǒng)的區(qū)間數(shù)學(xué)方法無(wú)法考慮變量之間的相關(guān)性,當(dāng)其應(yīng)用到天線電磁分析中時(shí)會(huì)導(dǎo)致性能的估計(jì)區(qū)間過(guò)大。針對(duì)該問(wèn)題,本文考慮陣元激勵(lì)幅度的區(qū)間不確定性,提出一種基于泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)的電性能區(qū)間估計(jì)方法。該方法能夠獲得更加準(zhǔn)確的電性能區(qū)間,同時(shí)可避免繁瑣的區(qū)間運(yùn)算,計(jì)算流程更加簡(jiǎn)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(xué)帶來(lái)的區(qū)間擴(kuò)張問(wèn)題。4.研究了面向電性能的星載反射面天線背架拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題。在反射面天線機(jī)電集成分析方法和基于遺傳算法的拓?fù)鋬?yōu)化策略的基礎(chǔ)上,提出了以天線電磁性能為目標(biāo)的背架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)模型。相比較傳統(tǒng)的以應(yīng)變能最小化為目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),本文方法可得到具有更優(yōu)電性能指標(biāo)的材料分布。5.針對(duì)安裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)的大型相控陣天線結(jié)構(gòu),提出了一種考慮結(jié)構(gòu)陣面精度和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能的集成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。以往的調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法往往忽略陣面變形的存在,使得最終方案無(wú)法在整個(gè)機(jī)構(gòu)調(diào)整空間內(nèi)都滿足陣面精度。本文方法綜合考慮結(jié)構(gòu)性能和機(jī)構(gòu)性能,保證了在調(diào)整空間內(nèi)的陣面精度,便于工程應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

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