【摘要】：按照是否考慮不確定因素的影響,工程優(yōu)化設(shè)計可以分為兩大類。一類為確定性優(yōu)化設(shè)計,即系統(tǒng)中不存在不確定因素的影響。而針對某些特定問題,系統(tǒng)中存在不確定因素。這些因素會造成產(chǎn)品性能波動,甚至導(dǎo)致功能失效,必須在設(shè)計階段對其加以定量考慮。穩(wěn)健設(shè)計是處理不確定信息的有效途徑之一,已經(jīng)得到較為廣泛的關(guān)注。本文從穩(wěn)健設(shè)計和確定性設(shè)計兩方面入手,以天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為主要應(yīng)用對象,針對現(xiàn)有優(yōu)化理論在工程實用化方面的一些不足和尚未完全解決的問題展開了研究。完成的主要工作如下:1.基于不確定參數(shù)的凸集合描述和可行橢球的概念,提出了一種穩(wěn)健性指標(biāo),可用以衡量多個性能波動約束下設(shè)計方案的穩(wěn)健程度。該指標(biāo)具有明確的物理意義且便于求解。利用該指標(biāo)構(gòu)建了相應(yīng)的穩(wěn)健優(yōu)化模型。與傳統(tǒng)穩(wěn)健優(yōu)化方法相比,該模型的求解無需內(nèi)層循環(huán),可顯著提高穩(wěn)健設(shè)計的求解效率。2.針對隨機變量和區(qū)間變量并存情況下的穩(wěn)健優(yōu)化問題,提出了一種物理意義明確的穩(wěn)健性指標(biāo)。該指標(biāo)反映了設(shè)計方案滿足性能波動約束的概率,并以此指標(biāo)為基礎(chǔ)構(gòu)建了穩(wěn)健優(yōu)化模型。該模型一方面避免了傳統(tǒng)優(yōu)化方法對隨機變量和區(qū)間變量的雙層抽樣,可大幅度地提高求解效率。另一方面可以避免傳統(tǒng)方法無法完全保證目標(biāo)穩(wěn)健性要求的弊端。多組數(shù)值算例驗證了該方法的有效性。3.傳統(tǒng)的區(qū)間數(shù)學(xué)方法無法考慮變量之間的相關(guān)性,當(dāng)其應(yīng)用到天線電磁分析中時會導(dǎo)致性能的估計區(qū)間過大。針對該問題,本文考慮陣元激勵幅度的區(qū)間不確定性,提出一種基于泰勒級數(shù)展開的電性能區(qū)間估計方法。該方法能夠獲得更加準(zhǔn)確的電性能區(qū)間,同時可避免繁瑣的區(qū)間運算,計算流程更加簡潔。多組數(shù)值算例表明該方法可明顯緩解傳統(tǒng)區(qū)間數(shù)學(xué)帶來的區(qū)間擴張問題。4.研究了面向電性能的星載反射面天線背架拓撲優(yōu)化問題。在反射面天線機電集成分析方法和基于遺傳算法的拓撲優(yōu)化策略的基礎(chǔ)上,提出了以天線電磁性能為目標(biāo)的背架拓撲優(yōu)化設(shè)計模型。相比較傳統(tǒng)的以應(yīng)變能最小化為目標(biāo)的拓撲優(yōu)化設(shè)計,本文方法可得到具有更優(yōu)電性能指標(biāo)的材料分布。5.針對安裝有調(diào)整機構(gòu)的大型相控陣天線結(jié)構(gòu),提出了一種考慮結(jié)構(gòu)陣面精度和機構(gòu)運動學(xué)性能的集成機構(gòu)設(shè)計方法。以往的調(diào)整機構(gòu)設(shè)計方法往往忽略陣面變形的存在,使得最終方案無法在整個機構(gòu)調(diào)整空間內(nèi)都滿足陣面精度。本文方法綜合考慮結(jié)構(gòu)性能和機構(gòu)性能,保證了在調(diào)整空間內(nèi)的陣面精度,便于工程應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【參考文獻】

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本文編號：2799700