本論文研究電磁結(jié)構(gòu)的快速優(yōu)化方法,尤其是幾乎完全依賴優(yōu)化算法進行設計的拓撲優(yōu)化算法。此類優(yōu)化問題的難點在于,優(yōu)化變量數(shù)量眾多,且用于目標函數(shù)評估的全波仿真非常耗時,如果用遺傳算法等直接優(yōu)化算法求解此類問題,往往難以在可接受的時間內(nèi)得到理想的優(yōu)化效果。所以,有必要利用梯度優(yōu)化算法來加快大規(guī)模變量的電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的求解。本論文正是采用這種思路,首先研究電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題中快速計算目標函數(shù)梯度的方法,即伴隨敏感度分析方法,然后在研究現(xiàn)有拓撲優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上提出了改進的拓撲優(yōu)化方法,此外,完成了對天線輻射特性的敏感度分析,從而可以實現(xiàn)天線輻射目標的優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上完成了多個天線優(yōu)化案例,驗證了所提出方法的高效性和正確性。本論文主要研究內(nèi)容包括:1.基于對有限元全波仿真算法和伴隨敏感度分析方法的研究,完成了復雜電磁優(yōu)化目標函數(shù)的敏感度分析。在電磁優(yōu)化問題中,應用伴隨敏感度分析方法獲取目標函數(shù)敏感度的過程與電磁仿真算法緊密相關(guān),需要利用仿真中間數(shù)據(jù),所以首先研究并實現(xiàn)全波仿真算法是所有后續(xù)工作的基礎(chǔ)。本論文首先研究了高階矢量基函數(shù)有限元全波仿真算法,并在此基礎(chǔ)上應用伴隨敏感度分析方法,推導了多種電... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 伴隨敏感度分析
        1.2.2 基于敏感度分析的尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化
        1.2.3 基于敏感度分析的拓撲優(yōu)化
        1.2.4 優(yōu)化目標函數(shù)
        1.2.5 像素結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    1.3 本文主要貢獻與創(chuàng)新
    1.4 本文結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于電磁場有限元方法的伴隨敏感度分析
    2.1 電磁場有限元方法
        2.1.1 層疊矢量基函數(shù)
        2.1.2 有限元方程及邊界條件
            2.1.2.1 電磁場邊值問題
            2.1.2.2 有限元方程推導及其離散化
        2.1.3 波導端口激勵及邊界條件
            2.1.3.1 二維波導特征值問題
            2.1.3.2 波導端口激勵的施加
        2.1.4 層疊預處理器
        2.1.5 快速掃頻算法
        2.1.6 算例驗證
    2.2 伴隨敏感度分析
        2.2.1 原理
        2.2.2 系統(tǒng)矩陣對材料屬性的導數(shù)
        2.2.3 系統(tǒng)矩陣對形狀參數(shù)的導數(shù)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 拓撲優(yōu)化算法
    3.1 材料分布法
    3.2 水平集法
        3.2.1 數(shù)值方式
        3.2.2 解析方式
    3.4 本章小結(jié)
第四章 天線輻射特性敏感度分析及優(yōu)化
    4.1 天線遠場特性的計算
    4.2 敏感度分析
    4.3 混合拓撲優(yōu)化方法
    4.4 窄帶高增益微帶天線優(yōu)化
    4.5 寬帶圓極化貼片天線優(yōu)化
    4.6 本章小結(jié)
第五章 離散旋轉(zhuǎn)對稱天線的仿真和優(yōu)化
    5.1 離散旋轉(zhuǎn)對稱天線的仿真
    5.2 錐形波束天線優(yōu)化
    5.3 本章小結(jié)
第六章 平面像素結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    6.1 具有大量連接的像素天線的優(yōu)化
        6.1.1 優(yōu)化方法
        6.1.2 像素天線優(yōu)化
    6.2 周期像素結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        6.2.1 大角度阻抗匹配層優(yōu)化
        6.2.2 加載集總電阻的吸波結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果



本文編號：3030774