微機電系統(tǒng)概念設計是一個典型的多學科設計開發(fā)過程,盡管當前有了諸如基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）等方法,但現(xiàn)有的設計支持手段仍然不夠,無法完全解決MEMS產(chǎn)品設計中多學科緊耦合導致設計困難的特點。本文所要解決的問題是如何在概念設計階段更好地支持MEMS產(chǎn)品多學科設計。通過對本體技術和多學科設計優(yōu)化的研究,提出了基于本體驅(qū)動的多學科設計優(yōu)化方法,以MEMS產(chǎn)品為應用目標進行了系統(tǒng)概念級多學科設計優(yōu)化。該方法通過融合V模型和本體模型,集成了可重用的形式化通用本體、建模指導和概念評估的集成仿真。主要的研究包括提出本體驅(qū)動V模型（ODVM）的系統(tǒng)設計過程,在概念設計階段提出在MEMS產(chǎn)品的概念設計方法上建立領域本體和MEMS器件輕量級本體元結(jié)合的建模方法、本體的SysML表達,以及在ODVM中學科分析和多學科集成優(yōu)化階段提出了基于SysML實現(xiàn)本體驅(qū)動的多學科設計優(yōu)化方法。然后通過微帶天線的設計對方法的可行性驗證。具體的研究內(nèi)容如下:（1）通過對系統(tǒng)工程中V模型的研究,結(jié)合本體建模技術,提出了針對MEMS產(chǎn)品多學科、多態(tài)性特點的本體驅(qū)動V模型系統(tǒng)設計。在概念設計階段提出領域本體和輕量級本體元結(jié)... 

【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)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

方向圖坐標系[63]

第二章微帶天線概念設計相關理論15由此可知，天線增益主要是由輻射效率與天線方向性系數(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的。一般認為的天線增益都是指天線在最大輻射方向的增益：4MAAUGDP（2-16）通常用分貝形式來表示增益，即令10G10logG（2-17）（2-17）式中G是功率密度比，因此log10(或用1g表示)前系數(shù)是10。（6）極化對于存在于無界媒質(zhì)當中的均勻平面電磁波而言，是一種橫電磁波（TEM波），并且該電磁波所具備的磁場強度矢量與電場強度矢量與其傳播方向所處的平面為垂直關系。由此，假設+z方向為電磁波傳播方向，那么該電磁波的磁場強度矢量與電場強度適量均處于z為常量的一個平面當中。同時，由于電磁波傳播方向、磁場強度與電場強度這三者之間存在明確的關系。因此，通常以電場強度來表示電磁波極化。對于上述假設的電磁波而言，其電場矢量E具有傳播方向與頻率均相同的兩個分量xE、yE，如下為其表達式：jkzjxjyjkzxxyyxoxyoyxxmyymEeEeEeEeEeeEeeEee（2-18）通過引入極化的相關概念可以描述合成場矢量E隨時間在等相位面上的變化規(guī)律。如圖2-4所示，隨著時間以角頻率a所發(fā)生的等速旋轉(zhuǎn)，合成場矢量Et的方向隨之發(fā)生變化。如果該極化波的傳播方向z與旋轉(zhuǎn)方向呈現(xiàn)為左手螺旋關系，即圖中沿順時針旋轉(zhuǎn)，則稱為左旋極化波；如果該極化波的傳播方向z與旋轉(zhuǎn)方向呈現(xiàn)為右手螺旋關系，那么稱之為右旋極化波。圖2-4極化波坐標示意圖[64]對于極化而言，主要指的是存在于空間中任一點電磁波電場強度矢量相應的空間取向隨時間推移而發(fā)生改變的方式，一般用E的矢量軌跡對其進行描述。極

第二章微帶天線概念設計相關理論25是松散耦合關系，所以它是一種輕量級建模方法。通常采用領域本體對元類屬性進行標識。如圖2-13所示是SysML塊圖描述的局部功能元模型。通過對Operation、Object元模型采用Operation、Entity本體進一步的標識分類。其中，元類與本體概念之間的關系是使用classifiedBy來說明的。圖2-13局部功能本體元模型通過以上的本體元建模類型的分析，本文的模型的目的在于通過本體驅(qū)動模型的設計來提高建模協(xié)作能力和重用問題。所以，本文將采用領域本體結(jié)合標識法元模型的方法。具體為首先對概念模型建立領域本體，然后再針對領域本體進一步的使用標識法的本體元模型方法，最終達成本體驅(qū)動模型的概念設計方法。2.4多學科設計優(yōu)化技術多學科設計優(yōu)化是一種復雜工程系統(tǒng)的設計方法，這些系統(tǒng)由相互作用的物理現(xiàn)象控制，由不同的相互作用的子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)也由不同的學科組成。在設計中，各個子系統(tǒng)之間相互影響著[79]。2.4.1多學科設計優(yōu)化問題定義在微機電系統(tǒng)設計中，問題是非線性的，有許多約束條件，需要最小化一個或多個準則。優(yōu)化算法已經(jīng)被相關專家們開發(fā)出來，以幫助設計團隊進行多學科設計探索。優(yōu)化是決策科學和物理系統(tǒng)分析中的一個重要工具。設計人員在使用這種方法之前必須首先確定要優(yōu)化的目標和要遵守的約束條件。多學科設計優(yōu)化依賴于特定的參數(shù)，稱為設計變量(DesignVariable，DV)。優(yōu)化的目標是找到在滿足約束條件下使目標函數(shù)最大化和最小化的DV的值。在微機電設計中，多學科模型在設計過程中相互作用，相互影響。因此，在不考慮其他因素的情況下優(yōu)化模型將會產(chǎn)生交叉問題，最優(yōu)設計甚至可能趨向于收


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