[發明專利]一種平板裂縫天線真空釬焊過程中降溫曲線的優化方法

在審

• 申請號: 201611269933.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106650289A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 宋立偉;張超;韓創;李娜;李鵬;周金柱;王從思
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 仲伯煊

1.一種平板裂縫天線真空釬焊過程中降溫曲線的優化方法，其具體步驟如下:

(1)根據降溫總時間TIME，選用合適的Bezier曲線分段數m和次數n，確定所需控制點個數m·(n+1)，令控制點沿時間軸均勻分布，以控制點縱坐標的溫度為設計變量，溫度設計變量b表示為

find b＝[b₀,b₁,…b_m·(n+1)-1]^T

其中b_i(i＝0～m·(n+1)-1)為控制點縱坐標；

此時，降溫曲線可以表示為

$T\left(time\right)=\left\{\begin{array}{c}{T}_1\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{n}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[0,\frac{TIME}{m}\]\\ T_2\left(t\right)=\underset{i=n+1}{\overset{2(n+1)-1}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[\frac{TIME}{m},\frac{2\·TIME}{m}\]\\ .\\ .\\ .\\ T_m\left(t\right)=\underset{i=(m-1)n+1}{\overset{m(n+1)-1}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[\frac{(m-1)\·TIME}{m},TIME\]\end{array}\right.---(1-1)$

(2)根據降溫曲線，計算出不同時刻的溫度和降溫速率，確定不同時刻下母材和釬料的熱膨脹系數；

(3)利用熱彈塑性有限單元法，計算天線在該降溫曲線下輻射面陣面均方根值RMS，以均方根誤差RMS最小值作為優化目標，即

其中：

NUM為輻射面節點總數，

為節點i在焊接過程中發生的z向位移；

(4)給出優化約束條件

(41)設定求解參數上下限[b_min,b_max]，其中b_max為天線焊接溫度，b_min為室溫；

(42)結合天線焊接溫度和室溫數值給出溫度上下限[T_min,T_max]，其中T_max為天線焊接溫度，T_min為室溫；

(43)結合真空爐容許降溫速率確定降溫速率范圍[-T′_max,-T′_min]，其中T′_max為真空爐容許最大降溫速率，T′_min為0，保證降溫曲線上溫度值隨時間的推移恒下降；

最終，確定約束條件為

$\begin{array}{cc}s.t.& \left\{\begin{array}{c}b\∈\[b_{min},b_{max}\]\\ T_j\∈\[T_{min},T_{max}\]\\ T_j^{\′}\∈\[-T_{\max }^{\′},-T_{\min }^{\′}\]\end{array}\right.\end{array},j=1~m$

(5)在保證Bezier曲線的位置和斜率連續的前提下，對上述步驟獲得的約束條件進行化簡，僅保留未知、獨立的設計變量和約束條件，得到優化模型為

find b＝[b₀,b₁,…b_{m(n+1)-1-((m-1)n+3)}]^T

$\begin{array}{cc}\min & RMS=\sqrt{\frac{1}{NUM}\underset{i=1}{\overset{NUM}{\Σ}}{\left({\mathrm{\δ}}_z^i\right)}^2}\end{array}$

$\begin{array}{cc}s.t.& \left\{\begin{array}{c}b\∈\[b_{min},b_{max}\]\\ T_j^{\′}\∈\[-T_{\max }^{\′},-T_{\min }^{\′}\]\end{array}\right.\end{array}$

其中，b_i(i＝0～m(n+1)-1-((m-1)n+3))為控制點縱坐標，即設計變量；

(6)選用多島遺傳算法計算步驟(5)得到的優化模型，待滿足優化停止條件之后，提取最優目標函數值及對應的最優設計變量；

(7)最后根據(6)中所得的最優設計變量，代入公式(1-1)中求得優化之后的降溫曲線形式。

2.根據權利要求1所述的一種平板裂縫天線真空釬焊過程中降溫曲線的優化方法，其特征在于，步驟(6)包括以下步驟：

(61)設定優化參數，優化參數包括每個島上種群數N_pop、島嶼個數N_island、進化代數N_gene、交叉率R_cross、變異率R_muta、遷移率R_mobi及遷移間隔M_i，并給定初始種群；

(62)當前進化代數gen及當前遷移控制系數k設置為1，即gen＝1,k＝1；

(63)根據種群計算典型溫度點對應速率下的熱膨脹系數；

(64)判斷當前進化代數是否滿足遷移間隔條件gen＝k·M_i+1，若滿足，則按(61)中設定的遷移率R_mobi進行遷移操作；若不滿足，則實行傳統的遺傳操作；

(65)經過步驟(64)之后在各個島嶼上形成新的種群；

(66)判斷當前種群是否滿足迭代停止條件，若滿足，停止迭代優化；若不滿足，則gen＝gen+1,k＝k+1，并返回步驟(63)。