微機(jī)電系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的多學(xué)科設(shè)計(jì)開發(fā)過程,盡管當(dāng)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(shè)計(jì)支持手段仍然不夠,無法完全解決MEMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)中多學(xué)科緊耦合導(dǎo)致設(shè)計(jì)困難的特點(diǎn)。本文所要解決的問題是如何在概念設(shè)計(jì)階段更好地支持MEMS產(chǎn)品多學(xué)科設(shè)計(jì)。通過對(duì)本體技術(shù)和多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的研究,提出了基于本體驅(qū)動(dòng)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法,以MEMS產(chǎn)品為應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)概念級(jí)多學(xué)科設(shè)計(jì)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(dǎo)和概念評(píng)估的集成仿真。主要的研究包括提出本體驅(qū)動(dòng)V模型（ODVM）的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程,在概念設(shè)計(jì)階段提出在MEMS產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)方法上建立領(lǐng)域本體和MEMS器件輕量級(jí)本體元結(jié)合的建模方法、本體的SysML表達(dá),以及在ODVM中學(xué)科分析和多學(xué)科集成優(yōu)化階段提出了基于SysML實(shí)現(xiàn)本體驅(qū)動(dòng)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。然后通過微帶天線的設(shè)計(jì)對(duì)方法的可行性驗(yàn)證。具體的研究內(nèi)容如下:（1）通過對(duì)系統(tǒng)工程中V模型的研究,結(jié)合本體建模技術(shù),提出了針對(duì)MEMS產(chǎn)品多學(xué)科、多態(tài)性特點(diǎn)的本體驅(qū)動(dòng)V模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在概念設(shè)計(jì)階段提出領(lǐng)域本體和輕量級(jí)本體元結(jié)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)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(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

方向圖坐標(biāo)系[63]

第二章微帶天線概念設(shè)計(jì)相關(guān)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(rèn)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(duì)于存在于無界媒質(zhì)當(dāng)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(chǎng)強(qiáng)度矢量與電場(chǎng)強(qiáng)度矢量與其傳播方向所處的平面為垂直關(guān)系。由此，假設(shè)+z方向?yàn)殡姶挪▊鞑シ较�，那么該電磁波的磁�?chǎng)強(qiáng)度矢量與電場(chǎng)強(qiáng)度適量均處于z為常量的一個(gè)平面當(dāng)中。同時(shí)，由于電磁波傳播方向、磁場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度這三者之間存在明確的關(guān)系。因此，通常以電場(chǎng)強(qiáng)度來表示電磁波極化。對(duì)于上述假設(shè)的電磁波而言，其電場(chǎng)矢量E具有傳播方向與頻率均相同的兩個(gè)分量xE、yE，如下為其表達(dá)式：jkzjxjyjkzxxyyxoxyoyxxmyymEeEeEeEeEeeEeeEee（2-18）通過引入極化的相關(guān)概念可以描述合成場(chǎng)矢量E隨時(shí)間在等相位面上的變化規(guī)律。如圖2-4所示，隨著時(shí)間以角頻率a所發(fā)生的等速旋轉(zhuǎn)，合成場(chǎng)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(guān)系，即圖中沿順時(shí)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(guān)系，那么稱之為右旋極化波。圖2-4極化波坐標(biāo)示意圖[64]對(duì)于極化而言，主要指的是存在于空間中任一點(diǎn)電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度矢量相應(yīng)的空間取向隨時(shí)間推移而發(fā)生改變的方式，一般用E的矢量軌跡對(duì)其進(jìn)行描述。極

第二章微帶天線概念設(shè)計(jì)相關(guān)理論25是松散耦合關(guān)系，所以它是一種輕量級(jí)建模方法。通常采用領(lǐng)域本體對(duì)元類屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)。如圖2-13所示是SysML塊圖描述的局部功能元模型。通過對(duì)Operation、Object元模型采用Operation、Entity本體進(jìn)一步的標(biāo)識(shí)分類。其中，元類與本體概念之間的關(guān)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(dòng)模型的設(shè)計(jì)來提高建模協(xié)作能力和重用問題。所以，本文將采用領(lǐng)域本體結(jié)合標(biāo)識(shí)法元模型的方法。具體為首先對(duì)概念模型建立領(lǐng)域本體，然后再針對(duì)領(lǐng)域本體進(jìn)一步的使用標(biāo)識(shí)法的本體元模型方法，最終達(dá)成本體驅(qū)動(dòng)模型的概念設(shè)計(jì)方法。2.4多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化是一種復(fù)雜工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(xué)科組成。在設(shè)計(jì)中，各個(gè)子系統(tǒng)之間相互影響著[79]。2.4.1多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問題定義在微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，問題是非線性的，有許多約束條件，需要最小化一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)則。優(yōu)化算法已經(jīng)被相關(guān)專家們開發(fā)出來，以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多學(xué)科設(shè)計(jì)探索。優(yōu)化是決策科學(xué)和物理系統(tǒng)分析中的一個(gè)重要工具。設(shè)計(jì)人員在使用這種方法之前必須首先確定要優(yōu)化的目標(biāo)和要遵守的約束條件。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化依賴于特定的參數(shù)，稱為設(shè)計(jì)變量(DesignVariable，DV)。優(yōu)化的目標(biāo)是找到在滿足約束條件下使目標(biāo)函數(shù)最大化和最小化的DV的值。在微機(jī)電設(shè)計(jì)中，多學(xué)科模型在設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生交叉問題，最優(yōu)設(shè)計(jì)甚至可能趨向于收


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