[發明專利]一種基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法

有效

• 申請號: 201810727783.1
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109063266B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 周金柱;李海濤;王梅;黃進;康樂;李申
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F18/2415
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 劉秀珍

1.一種基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定設計變量和初始設計空間，令迭代次數k＝1，以天線的回波損耗為優化目標時，蒙皮天線的機電協同優化設計的數學描述如(1)式所示：

Find?x＝[x₁,x₂,…,x_m]

式中，x為蒙皮天線的結構設計變量，f(x)是優化設計問題的目標函數；W(x)是質量約束，σ(x)是應力約束，x_l和x_u分別是優化變量的下邊界、上邊界；

2)在初始設計向量空間進行初始采樣；

3)利用matlab并行調用電磁仿真軟件HFSS進行聯合仿真，得到初始采樣點處的真實仿真結果；

4)提取樣本點數據庫中所有的樣本點及其對應的響應值，選取貝葉斯算法構造目標函數的代理模型；

5)采用偽期望提高準則作為采集函數選取多個候選解，偽期望提高準則的表達式如式(2)～(4)所示:

PEI(X,X⁽ⁿ⁺¹⁾)＝EI(X)·IF(X,X⁽ⁿ⁺¹⁾)???(2)

X⁽ⁿ⁺²⁾＝argmax?PEI(X,X⁽ⁿ⁺¹⁾)????(3)

X^(n+q)＝argmax?PEI(X,X⁽ⁿ⁺¹⁾,X⁽ⁿ⁺²⁾,...,X^(n+q-1),X^(n+q))???(4)

式中EI(X)是預測點的期望提高函數的響應值，IF(X,Xⁿ⁺¹)是影響函數；

6)判斷約束條件的滿足程度：如果調用機電耦合模型的計算次數達到設定的次數或滿足收斂準則時，則停止迭代，并輸出最優解，否則，返回步驟4)。

2.如權利要求1所述的基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法，其特征在于，所述蒙皮天線的結構設計變量包括：天線單元的長寬尺寸、厚度、蒙皮的厚度、蜂窩的厚度之一。

3.如權利要求2所述的基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法，其特征在于，針對蒙皮天線的機電協同設計，所述f(x)為天線的增益、回波損耗或兩者線性加權組合。

4.如權利要求3所述的基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法，其特征在于，使用貝葉斯優化模型對所述目標函數f(x)進行近似。

5.如權利要求4所述的基于并行貝葉斯優化的蒙皮天線機電協同設計方法，其特征在于，所述步驟5)中偽期望提高準則的具體步驟如下：

51)確定每次循環的并行采樣數目q，通過最大原始化期望提高準則函數尋找第一個更新點x¹；52)計算設計空間的點與更新點之間的影響函數IF的函數值；53)最大化式(2)所示的偽期望提高函數PEI，得到下一個更新點x²，更新PEI函數；54)重復步驟52)和步驟53)q-1次，得到q個更新點{x¹,x²,…,x^q}；55)利用matlab調用電磁仿真軟件HFSS并行計算q個更新點處的響應值，更新樣本集和代理模型。