本文關(guān)鍵詞：團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法的改進(jìn)及其在天線優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

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【摘要】：演化算法具有魯棒性強(qiáng)、全局尋優(yōu)成功率高以及原理簡(jiǎn)單等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于最優(yōu)化問(wèn)題的求解。借助演化算法對(duì)天線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),可以有效提高天線的設(shè)計(jì)效率和性能指標(biāo)。本文對(duì)雙群體演化算法——團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法(TPA)的改進(jìn)及其在平面天線優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究,具體工作分為以下幾部分。首先簡(jiǎn)要闡述團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法(TPA)的原理及算法流程,該算法基于雙群體團(tuán)隊(duì)成員的分工合作,按照各自的樣板實(shí)施學(xué)習(xí)和探索行為,根據(jù)更新規(guī)則使成員快速進(jìn)步,即快速接近最優(yōu)解,從而有效克服單群體算法容易發(fā)生的早熟收斂或收斂慢的缺陷,解決全局搜索和快速收斂之間的矛盾。使用十個(gè)測(cè)試函數(shù)對(duì)TPA算法及差分進(jìn)化算法(DE)進(jìn)行性能測(cè)試,結(jié)果顯示TPA算法具備全局尋優(yōu)成功率高,計(jì)算量小,穩(wěn)定性好,參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其次,在遵循原TPA算法機(jī)理特性的基礎(chǔ)上,對(duì)算法中學(xué)習(xí)樣板以及學(xué)習(xí)步長(zhǎng)和探索步長(zhǎng)的產(chǎn)生方式進(jìn)行改進(jìn)研究。采用幾何學(xué)習(xí)樣板替代算術(shù)學(xué)習(xí)樣板,并采用高斯分布隨機(jī)數(shù)的方式產(chǎn)生學(xué)習(xí)步長(zhǎng)和探索步長(zhǎng),十個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)對(duì)改進(jìn)算法的測(cè)試結(jié)果表明,與原TPA算法和雙群體差分進(jìn)化算法(DPDE)相比,改進(jìn)算法在全局尋優(yōu)成功率和收斂速度等方面都有所提升。最后,建立基于改進(jìn)TPA算法的商用軟件HFSS的優(yōu)化器,并將其應(yīng)用于三個(gè)平面天線的優(yōu)化設(shè)計(jì),最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為天線阻抗帶寬。實(shí)現(xiàn)雙頻微帶矩形貼片天線低頻與高頻的相對(duì)帶寬分別增大5.8%和8.2%；短路探針加載的平面倒F天線的諧振中心向右偏移同時(shí)相對(duì)帶寬增大3.2%；多頻段4G手機(jī)天線低頻與高頻的相對(duì)帶寬分別增大3.3%和3.2%。三個(gè)算例的優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證了外掛優(yōu)化器用于天線優(yōu)化的可行性,以及改進(jìn)后算法的高效性。
【關(guān)鍵詞】：演化算法 團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法 函數(shù)優(yōu)化 天線優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 微帶天線基本理論10-13
• 1.3.1 天線基本參數(shù)10-13
• 1.3.2 基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)13
• 1.4 手機(jī)天線基本理論13-15
• 1.4.1 手機(jī)天線的發(fā)展概況13-15
• 1.4.2 手機(jī)天線的測(cè)試方法15
• 1.5 主要貢獻(xiàn)和論文組織15-18
• 1.5.1 主要貢獻(xiàn)15-16
• 1.5.2 論文組織16-18
• 第二章 常見(jiàn)的智能優(yōu)化算法18-35
• 2.1 演化算法18-20
• 2.1.1 演化算法概述18-19
• 2.1.2 演化算法的求解模型19-20
• 2.1.3 演化算法的應(yīng)用20
• 2.2 幾種常見(jiàn)的演化算法20-24
• 2.2.1 遺傳算法20-22
• 2.2.2 交叉熵算法22-23
• 2.2.3 粒子群算法23-24
• 2.3 團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法24-34
• 2.3.1 算法原理24-27
• 2.3.2 實(shí)現(xiàn)流程27-28
• 2.3.3 基準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)28-30
• 2.3.4 函數(shù)優(yōu)化結(jié)果比較30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 團(tuán)隊(duì)進(jìn)步算法的改進(jìn)研究35-57
• 3.1 改進(jìn)方案35-41
• 3.1.1 學(xué)習(xí)樣板的選取35-38
• 3.1.2 學(xué)習(xí)步長(zhǎng)的產(chǎn)生38-40
• 3.1.3 探索步長(zhǎng)的產(chǎn)生40-41
• 3.2 改進(jìn)算法性能測(cè)試41-49
• 3.2.1 與經(jīng)典算法性能比較43-47
• 3.2.2 與DPDE算法性能比較47-49
• 3.3 平面天線的優(yōu)化算例49-56
• 3.3.1 外掛優(yōu)化器流程49-53
• 3.3.2 矩形微帶天線53-54
• 3.3.3 平面倒F天線54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 多頻段4G手機(jī)天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)57-65
• 4.1 天線結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)57-63
• 4.1.1 基本結(jié)構(gòu)57-59
• 4.1.2 原理分析59-60
• 4.1.3 算法優(yōu)化60-63
• 4.2 實(shí)物制作與測(cè)試63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-66
• 5.1 論文工作總結(jié)65
• 5.2 后續(xù)展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69

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