频率约束下的可展开天线多目标优化设计

针对太空索网桁架式可展开天线的结构特点和性能要求,对其结构初始设计进行了优化研究.以刚性周边桁架单元壁厚和柔性索单元半径为设计变量,结构质量和天线表面精度为目标函数,结构基频和单元应力为约束条件,建立了天线的多目标优化数学模型.采用序列二次规划法对这一包含有动力约束的非线性复杂模型进行求解,并进行实例计算,得到了不同权重值下对应的优化结果,提高了天线性能,同时证明了所提出的研究模型与方法的可行性和有效性.     

多模块构架式空间可展开天线结构参数优化

为降低卫星天线的发射成本,提高天线的展开刚度,以多模块构架式空间可展开天线结构的质量和1阶固有频率为目标函数,基于误差反向传播（BP）神经网络和遗传算法对天线的结构参数进行了优化.运用ANSYS软件对支撑桁架的结构参数进行了数值模拟,得到了与设计变量对应的目标函数值;通过正交试验设计,构建了用于神经网络训练和检验的样本集;按照BP算法的基本思想,调整网络模型的参数,建立了用于优化的预测模型;采用分目标乘除法,将多目标优化问题转变成单目标优化问题;采用遗传算法进行了优化分析,得到了支撑桁架各杆件的设计参数.结果表明：该优化方法在降低天线质量的同时,使结构的刚度得到了提高,为天线的结构设计提供了参考.     

相控阵雷达天线多保真度优化设计

研究了某型相控阵雷达天线多保真度优化设计技术.基于代理模型,提出了天线单元优化、阵列优化和近似模型的分层次多保真度优化方法,以提高计算效率;采用KS包络函数将多目标问题转化为单目标函数;以雷达天线几何模型参数为设计变量,以提高雷达天线电磁性能为目标,以温度、应力、变形等为约束,在Isight平台下建立了某型相控阵雷达天线的多学科设计优化系统,实现了雷达天线阵列的多学科设计优化,在满足传热、强度等学科约束的条件下,提高了雷达天线的电磁性能.     

平面渐变开槽天线的改进设计

采用高阻值电阻和短路销钉加载对微带线馈电渐变开槽天线进行改进,提出一种新型超宽带天线结构.利用ANSOFT HFSS高频结构仿真软件对新型天线的整体结构进行优化,在材料为FR4的介质板上设计了一副工作频段为1～40 GHz的天线模型.仿真结果表明,新型结构克服了传统天线中馈电线对阻抗带宽的限制,并使天线尺寸缩减了37....     

双环天线的阻抗理论和频带优化

双环天线以其宽频带性能和馈电简单而获得广泛应用,国内学者曾对它的原型结构作过多种改型。然而迄今尚缺少对双环天线进行阻抗计算的准确理论。本文用矩量法分析和计算了双环天线中圆环的阻抗特性,讨论了双环天线的设计公式和输入阻抗频带的两步优化程序。设计实例指出:对天线结构与Balun结构分步优化可以进一步展宽频带,驻波比低于1.1的相对带宽可达36.4％。     

不同工况对甚低频发射天线电性能影响的分析方法

为了研究甚低频发射天线在不同工况下的结构变形对其电性能的影响,提出了一种基于有限元法和矩量法的天线结构与电性能协同分析方法。首先在保证天线安全性系数满足要求的条件下,通过零阶优化算法对天线幕进行优化找形,生成一个理论上电性能较优的天线幕结构形态;然后在提取天线节点信息的基础上,通过一种文件格式转换的新方法将优化后的天线幕结构模型转换为可用于矩量法分析的电气模型;最后对该电气模型进行后处理,分析不同覆冰量和不同风速对天线电性能的影响。采用该方法分析了一个甚低频T形发射天线在不同工况下的电性能,分析结果表明,在各工况下天线的辐射电阻和损耗电阻均会发生变化,且天线辐射效率会发生不同程度的降低。所提出的方法对其他类型复杂结构线网形天线的结构与电性能协同分析具有一定的指导意义。     

遗传算法及其在电磁优化中的应用

遗传算法是一种全局数值优化法,它较之其它经典优化法的优点是不会陷入局部最优解,因此更适于工程应用。本文将遗传算法应用到电磁问题的设计领域,对隐身包层和频率选择结构进行了优化设计,设计结果能用于雷达,天线系统和目标隐身。     

新型 13. 56 MHz NFC 天线的研究与设计

针对现有的 13. 56 MHz NFC(Near Field Communication)天线因结构而引起回波损耗偏高的问题, 设计 了一种工作在 13. 56 MHz 的近场通信天线, 通过优化天线结构, 有效降低了天线的回波损耗。 使用 Ansoft HFSS(High Frequency Structure Simulator)进行天线模型的设计以及仿真分析, 对 NFC 天线的 3 大结构参数 (天线边长 L x 、 线间距 S 和线径 W)进行了仿真分析探究, 最后得到以 13. 56 MHz 为中心频率的最优天线结 构参数, 即 L x =40 mm, S=1 mm 和 W= 0. 5 mm。 在上述天线结构参数下, 优于已有的 NFC 天线(回波损耗 为-22. 2 dB), 其回波损耗降低至-28. 8 dB, -10 dB 以下的带宽为0. 8 MHz。     

天线结构的多工况离散变量优化设计

针对天线结构受载及工作状态的复杂性,研究了天线结构的多工况离散变量优化设计问题。首先建立了天线结构在自重、风荷作用下受精度、应力和稳定性约束的多工况优化设计的数学模型;其次根据材料特点,将设计变量取为离散变量,给出了天线结构的多工况离散变量优化设计数学模型。采用离散复合形法,对多工况8 m天线进行了优化计算。结果表明,计算结果与分析结果相吻合,该方法可应用于多工况天线结构优化设计中,且精度较高。     

蓝牙微带天线的设计和仿真

讨论了微带天线基本工作原理、结构特性及其应用,根据目前蓝牙无线通信的需求,设计出一种可工作于2.4 G频段的蓝牙通讯微带天线.利用仿真设计软件对天线进行了仿真和设计,并对输入端进行了优化匹配,达到设计的目标.考虑到实际加工中可能遇到的问题,详细分析了馈电、基片厚度和介电常数对微带天线的影响,得出设计此类天线的基本方法和技巧.     

基于UG的复杂零件参数化分步建模及完整约束方法

鉴于复杂零件建模过程繁杂以及随之带来参数化难以实现的问题,提出了分布建模与采用完整约束方法进行建模的方案.并以柴油机油缸上某一复杂零件为例,在利用上述方法进行建模后实现了每个尺寸的参数化,使得设计时间大大缩短,提高了设计效率.     

多指标约束下的容错控制系统设计

对一类线性不确定系统,研究了区域极点指标、H∞指标和方差指标约束下的容错控制器的设计问题.在更一般、更实际的执行器故障模型下,利用线性矩阵不等式方法,建立了容错控制中三类指标的相容性理论.分析了与区域极点指标相容的H∞指标和方差指标的取值范围,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法.仿真实例验证了结果的有效性.     

特种太阳能飞机总体参数设计方法研究

由于高空长航时太阳能飞机具有巡航时间较长、飞行高度较高、不受能源限制等优点,适合作为侦察、预警或武器的空中平台。本文首先阐述了太阳能飞机飞行原理及能量平衡关系,结合任务载荷建模,提出一种特种太阳能飞机初步方案的设计方法。最后以太阳能侦察机这种特种太阳能飞机为例,合理选择雷达天线,设计出太阳能飞机各外形参数,分析了其气动及电磁性能,验证了设计方法的可行性,为特种太阳能飞机的设计提供依据。     

Logistic映射分支值的最优化算法

以具有生态特征的代数迭代系统Logistic映射动力系统的倍周期分叉问题为例,研究了精确计算迭代系统分支点的方法·以迭代过程关系构成目标函数,参数为设计变量,迭代变量的边界为约束,建立关于分支值计算的新方法含约束条件的最优化程序算法·这种方法将约束转化为惩罚项,采用惩罚函数法巧妙地对所建立的最优化问题求解,并获得了较为精确的结果·提出了快速精确计算代数迭代系统分支值的思想·这将是通向混沌的快速之路     

代数迭代映射分支值的优化算法

以代数迭代映射动力系统的倍周期分叉问题为背景,研究出较精确计算代数迭代系统分支值的优化方法·以分支值为设计变量,映射点的最大开口量为目标函数,以映射点周期关系为等式约束和分支值分布范围为不等式约束,建立了关于分支值计算的新方法·通过两个代数迭代系统分支值实例分析计算,获得较高精度的结果·     

相容指标约束下的线性时滞广义系统容错控制设计

对一类线性不确定时滞广义系统,讨论了H∞指标和区域极点指标相容条件下的容错控制器的设计问题。在更一般、更实际的执行器故障模型下,利用线性矩阵不等式方法,建立了容错控制中两类指标的相容性理论。分析了与H∞指标相容的区域极点指标的取值范围,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法。仿真结果表明,该方法是有效的,且更能保证系统的动态性能。     

优化设计方法在结构设计中的应用

传统的结构优化设计一般都是考虑单目标，采用结构分析设计中的有限元移位法，考虑总质量最轻，总可靠性最高这两个目标函数和几何约束，应力约束这两个约束条件，对绗架结构进行多目标优化设计。     

Fuzzy optimization of space frame

Fuzzy concepts are introduced into structural optimization to solve fuzzy optimization problems with a crisp objective function and fuzzy constraints, also a non-membership function is used to convert fuzzy constrains into crisp constrains. Two models are discussed where the objective function considered is the volume of space frame and the fuzzy constrains are design limits by the axial strength, slenderness, deflection, thickness and diameter of space frame member.     

面向AUV水下对接的轨迹跟踪控制研究

针对欠驱动AUV的特点,面向水下对接的应用需要,在考虑其非完整约束的条件下,对水下机器人的非线性系统的可控性进行深入分析,并推导如何将非线性系统通过反馈变换转换成链式模型,在此基础上提出一种使用近似线性化的全状态反馈进行三维链式控制器设计的方法。最后,为了验证轨迹跟踪控制器的控制性能,在Matlab仿真环境下进行了实验,结果表明该方法可以实现路径跟踪误差的全局渐近稳定,验证了其有效性和合理性。     

无人机指令生成器设计

如何将以时间、位置描述的期望航迹或战术机动转化为可以实时跟踪的以速度、姿态指令描述的期望机动轨迹,是无人机设计的难点之一.针对这一问题,提出了一种采用三自由度质点动力学飞机方程,通过建立机动动作规则库,利用机动动作设计指令生成器方法,将描述航迹的时间、位置信息或战术需求转化为无人作战飞机期望的油门、法向过载、航迹角、滚转角信息,直接作为轨迹跟踪回路的期望指令.在机动动作的设计过程中考虑了飞机的飞行性能以及飞行动态的影响,生成的期望控制指令合理可实现.仿真结果表明:该方程实时有效,生成的控制指令易于跟踪,可应用于无人机指令生成器设计.