带离散变量的天线结构几何优化设计

本文应用随机复形优化法,进行了混合型的天线结构优化设计,它同时包括取离散值的杆截面与取连续值的节点坐标两类设计变量。根据天线结构优化模型的特点,对复形法中几个具体问题的处理作了一些探讨和改进。几个数值试验的结果是满意的。     

一种环柱天线的索网结构设计与分析方法

为了解决环柱天线复杂索网结构的网面和预应力设计难题,根据环柱天线结构组成确定了环柱天线索网的几何构型。考虑到索网结构中索段数目即变量个数和种类较多,将索网结构分为前、后索网两部分分别进行预应力设计。根据前索网对称特性进行变量归并,采用力密度法计算前索网预应力分布,完成部分索网节点坐标修正。根据前索网预应力由节点力平衡方程获得其余索网预应力。利用有限元软件对设计结果进行验证,仿真结果显示,采用所述方法设计的网面具有较高的精度,索网结构设计方法是有效的。     

非线性规划法在铁塔结构设计中的应用

应用非线性规划法对铁塔进行形状优化,给出了铁塔在多工况、多约束条件下形状优化的一种分层算法。第一层固定节点坐标进行截面优化;第二层,以节点坐标为设计变量,同时考虑截面变化,采用非线性规划中的可变容差法进行优化。两层优化交替进行,直至满足收敛条件为止。经算例验证,该方法收敛平稳,使用有效。     

基于改进粒子群算法的天线索网预应力优化

为了解决天线反射面索网张拉时预应力求解问题,利用索网结构空间几何特性对其进行简化处理,从整体中提取部分索段并加设相应的边界条件.在平衡矩阵法的基础上,采用与禁忌搜索法相结合的混合粒子群算法,将简化后结构由形找力的问题转化为数学上的约束优化问题,同时改进粒子群进化算法来解这一优化问题.采用该算法对三向网格形式的天线抛物面索网结构进行了预应力的优化确定,并将优化的预应力值作为初始力导入索网结构有限元模型中进行非线性有限元分析,索网结构的节点位移量和相应的物理模型型面测量的精度均方根为0.219 mm,验证了算法是可行和正确的. 关键词：     

基于节点竖向移动的正交正放网架结构形态优化研究

研究了节点竖向位置对于正交正放网架结构承载力的影响.建立了以节点竖向坐标为设计变量,以结构储存应变能最小为目标函数,以结构允许变化空间作为约束条件的优化数学模型.在优化方法上,首先计算正交正放网架结构的总应变能;然后计算节点应变能对竖向坐标灵敏度,通过调整节点竖向坐标,进一步减小结构总应变能,改善结构受力状态;反复迭代,直至结构形态最优.通过算例表明本文提出的正交正放网架结构形态优化方法是可行的,通过对不同阶段结构矢跨比进行对比,得出了最合理矢跨比.     

星载伞状可展开天线支撑肋结构优化

为减轻星载伞状可展开天线的质量,选取天线支撑肋为研究对象,通过对天线结构及支撑肋的受力分析,建立了以刚度为约束条件、以结构参数为设计变量、以质量最轻为目标的支撑肋结构优化模型．通过蒙特卡罗法和复合形法进行求解,得到了优化的支撑肋结构参数．优化后的支撑肋质量较优化前减轻了50.4%．优化结果表明,增加支撑肋截面高度和采用变截面结构是实现支撑肋轻量化的主要途径;相比蒙特卡罗法,复合形法在求解时具有更高的效率和稳定性．     

基于节点坐标变量的桁架大位移非线性有限元法

为求解桁架大位移问题,提出了一种基于节点坐标变量的非线性有限元法——以杆端节点坐标向量为显函变量写出单元杆端力向量表达式,由单元杆端力向量装配结构非线性平衡方程。求解时,首先根据矩阵微分理论求出单元杆端力向量关于杆端节点坐标向量的导数矩阵,由该导数矩阵装配结构非线性微分平衡方程;然后按照Newton切线法原理建立等效线性逼近方程,引入边界约束条件得到结构节点坐标的迭代公式。研究结果表明：该方法稳定性好、精度高、收敛速度快且简单易用,为求解桁架大位移问题提供了一种有效方法。     

一种等张力空间索网结构找形方法

为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐减为零时,索网结构到达一种平衡状态,根据这一平衡状态可求出各段绳索的无应力长度.使用该算法对环形桁架索网天线计算模型进行了找形计算,并使用有限元法对找形得到的平衡状态进行验证,证明了该算法的正确性和可行性.同时将找形结果与极小范数法、等力密度这两种找形算法的结果进行了比较分析.分析结果表明,使用等张力找形算法得到的索网结构绳索张力的均匀性最好.文中所提的等张力找形算法可用于空间索网结构的找形.     

埋入式无线传感网络节点天线的设计与仿真

对埋入式无线传感网络节点天线进行了相应的分析.结合相应理论介绍了一些天线工作中的主要参数的计算方法.同时针对实际工程应用对传输频率为433 MHz的无线传感器网络节点的天线进行了设计,并采用Ansoft HFSS仿真软件对其进行仿真和优化,仿真结果显示所设计的天线符合实际的应用需求,具有工程应用价值.     

球幕影院钢网壳形状的测定及数据处理

为检验球幕影院钢网壳的安装质量以及钢网壳(以设计球心为原点)的实际偏差，建立以经纬线交叉点为节点的三维坐标，采用功能全、精度高的测量仪器测量各节点的相对位置，应用Excel电子表格计算各节点的坐标和偏差值，由最小二乘法拟合求得球半径和球心坐标．同时对三维坐标测量误差和测量精度进行了评价．     

构架式空间可展开天线结构优化参数预测模型

为了得到构架式空间可展开天线结构优化中目标函数与设计变量的解析表达式,基于BP神经网络建立一种天线结构优化参数的预测模型．根据天线背架的结构及神经网络的训练原理,构建对优化参数进行预测的网络模型;应用有限元软件ANSYS对优化参数进行数值计算,通过正交试验设计,得到BP神经网络的训练样本;调整传递函数、隐层节点数及训练...     

天线结构优化设计的最佳准则法

本文提出了一种有效的结构优化方法——导重准则法。它严格按照极位理论推出结构最优的准则,克服了虚功准则法的缺陷(忽略了设计变量变化所引起的载荷变化),因而能很快收效到更优的解。本法比一般准则法更进一步的是:不仅可以对桁架杆件截面或抗剪板厚进行优化,而且可以优节化点坐标(梁高与环半径),两者同时优化可得到更优的解。通过几个天线结构的优化计算,证实本法收敛很快,只需几步就能得到工程上足够满意的设计。     

圆抛物面天线主力骨架计算程序及说明

对圆环辐射梁式空间桁架的主力骨架的计算,本文提供了一个程序。本程序自动形成节点坐标、节点荷载,计算在朝天自重、指平自重、风正吹、正晒温变、风侧吹等五种单项荷载及其任意组合下天线在各不同仰角的节点位移、各杆内力与应力、最佳吻合抛物面的参数、各点对吻合面的加权半光程差及其均方根值。本文并对这类天线结构计算中的一些问题(对称性的利用及边界处理、荷载问题、最佳吻合抛物面等)在程序涉及的范围内进行了阐明。     

无线传感器网络的DV-Hop定位算法改进

针对传统DV-Hop算法存在定位精准度低这一缺陷,分析了影响传统DV-Hop算法定位精度的三点主要因素:锚节点分布密度、平均跳距误差、极大似然法扩大误差。从算法的平均跳距计算和节点坐标计算两个阶段入手,引入RSSI(Receive Signal Strength Indicator)技术对平均跳距计算过程进行优化处理,同时对未知节点坐标计算过程采用最小二乘法进行修正。仿真结果表明:改进后的算法在测距精度上比原始算法提高了约30%;在相对定位精度上提高了约35%。     

等效电路法在Vivaldi天线设计中的应用

为实现突破反复实验设计的传统方法,设计了微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线。该天线馈电部分的设计采用等效电路法,借助计算机辅助设计手段优化天线结构,对制作的实验样机进行了测试。最后,分析了加工工艺对该天线设计参数的影响。该天线工作频段为3．1—10．6GHz,在整个频段内天线增益超过8．5dB,3dB波束宽度超过40度,辐射效率达到了81％,满足FCC规定的超宽带天线的指标。     

结构静响应形状灵敏度分析的边界元摄动法

本文将边界元方法与摄动法相结合,提出了计算结构响应对其形状改变的灵敏度的边界元摄动法。本方法将结构的形状改变看作其边界节点坐标在某一确定邻域内的摄动,用摄动公式得出边界元方程中系数矩阵与边界节点坐标之间的函数关系,从而快速求出位移、面力及应力的灵敏度。     

可抵御节点恶意行为的锚节点型IP坐标系统

锚节点型IP坐标系统的性能受锚节点选择与布局情况以及节点恶意行为的影响较大,由此提出了一种新的可抵御节点恶意行为的锚节点型IP坐标系统(LCSD),锚节点按聚类最优化选择与布局,并采用协作推荐信任评估机制限制恶意节点对其他节点坐标更新的影响。从相对误差、邻居度和最近邻居可信度等方面分析了LCSD.结果表明与ICS相比,LCSD相对误差更小;不论恶意节点比例大小,LCSD邻居度和最近邻居可信度都较优越。     

大规模MIMO系统中基于WMMSE的混合预编码算法

为提高大规模多输入多输出（MIMO）系统复用增益,降低天线硬件成本,提出一种基于全阵列天线结构的混合预编码算法.以多用户加权最小均方误差为优化目标,综合考虑天线结构硬件限制、用户公平性和功率限制,采用数字-模拟混合式两级预编码与最优一级数字预编码最大逼近的方法求解两级混合预编码.仿真结果表明,所提算法能最大限度地减小所求混合预编码矩阵与最优一级预编码矩阵的误差,具有较好的收敛性,可获得近乎最优的混合预编码性能增益.     

适于无线可充电传感网络的节点优化部署

针对现有无线可充电传感网络的节点优化部署方法中存在的收信能量估计模型未考虑实际商用天线的定向辐射特征、优化目标未考虑节点部署方式对定位精度和覆盖程度的影响、节点部署方法寻优精度有待进一步提升等问题,研究适于无线可充电传感网络的新型节点优化部署方法。以精确估计收信能量为目标,提出基于双偶极子天线的收信能量估计模型;提出传感节点失活时间、普通节点定位精度、普通节点覆盖程度的评价方法,完成优化目标函数的构建;提出融合信息正迁移机制的多任务进化算法,求解优化目标函数,通过优化部署传感节点的位置实现节点失活时间最小化、定位精度最大化、覆盖程度最大化。仿真结果显示:当普通节点数为36时,相比于传统单任务进化算法,本文算法的节点失活时间降低了32%,定位精度提高了23.5%,节点覆盖程度提高了12%。     

加载螺旋天线的优化设计

采用螺旋式结构以及加载的方法可以使天线小型化和宽带化。研究了遗传算法和矩量法相结合的方法来快速优化设计宽带小型化加载法向模螺旋天线。采用基于曲线基函数和检验函数的矩量法来快速精确分析法向模螺旋天线，然后结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计，并采用Sherman-Morrison-Woodbury公式来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程，提高了优化设计的效率。