基于克里金模型的微电热驱动器优化设计

基于局部型四维参数的函数,采用克里金代理模型和遗传-粒子群（GA-PSO）优化算法,开展大位移U型电热驱动器优化设计研究. 建立U型电热驱动器的多物理场仿真模型并进行实验验证. 发现在不同电压下,电热驱动器仿真位移与实验位移曲线一致,从而保证克里金模型中样本数据来源的可靠性. 搭建ANSYS和MATLAB联合自动仿真平台以解决克里金模型中样本数据的批量采集问题. 基于该平台,采用简单随机抽样的方法,得到不同采样点下电热驱动器的位移,从而形成样本数据. 根据样本数据建立克里金模型并基于该模型采用遗传-粒子群算法进行参数优化. 研究结果表明,克里金模型能代替有限元模型准确预测驱动器的位移;控制驱动器形状的4个关键参数与位移成单调关系;经形状优化后,18 V电压下U型电热驱动器的位移提高35.2%.     

飞行目标的光谱辐射强度与梯度组合识别算法

利用人造飞行目标相邻波段光谱辐射强度连续性特点,提出了一种多光谱辐射强度和梯度相组合的目标识别快速算法.该算法首先对多光谱图像进行高通滤波实现背景抑制,而后以残余图像符合高斯统计分布为假设前提,建立了强度阈值与光谱梯度阈值的概率密度函数,最后利用3σ准则确定强度阈值以达到噪声中目标和诱饵的检测,确定光谱梯度阈值对二者进行识别,这种依据数据统计特性进行的双阈值确定方法增强了算法的自适应性能.利用此算法进行了强噪声下的目标识别仿真试验,表明了算法的有效性.     

融合灰色预测和HOGI特征的红外目标跟踪方法

针对红外目标跟踪时不能有效提取目标特征这一问题,提出了一种新的红外目标稳健跟踪方法．首先利用灰色模型预测目标位置,然后建立以此预测位置为中心候选目标区域的方向梯度-灰度直方图特征模型,并将此特征引入到Mean Shift算法中,以实现对红外目标的精确跟踪．仿真结果表明了该方法跟踪精度高,在目标出现部分遮挡或全部遮挡时,仍能跟踪目标,确保目标不丢失,体现出该跟踪方法良好的鲁棒性．     

融合梯度特征的红外目标跟踪

Meanshift跟踪算法普遍采用单一的灰度空间进行红外目标跟踪,直方图所含信息量少,容易受目标和背景灰度变化的影响．文中提出一种融合梯度特征的红外图像Meanshift跟踪算法,该算法对边缘和结构特征的梯度值进行量化,建立梯度特征模型;利用Bhatta—charyya系数分别计算梯度特征和灰度特征的特征相似度;设置置信度系数,并利用置信度系数将梯度特征相似度和灰度特征相似度进行融合,得到综合相似度;针对综合相似度推导Meanshift迭代方程,通过迭代运算逐步逼近目标实现跟踪;利用灰度特征相似度和梯度特征相似度信息并结合置信度系数设计模型更新准则以提高跟踪鲁棒性．文中算法能够适应红外目标跟踪中目标与背景的变化,鲁棒性强且跟踪准确度高,仿真实验表明该算法较普通Meanshift算法性能有较大提高,跟踪精度也有所改善．     

MIMO系统中快速联合收发天线选择算法

针对MIMO系统中多天线技术带来的成本和复杂度高的问题,在研究盖尔圆算法的基础上,提出一种快速联合收发天线选择算法,算法利用盖尔圆定理对特征值进行估计,并通过逐行逐列递增的方法,选择使矩阵最小特征值下界最大的行和列,从而使矩阵最小特征值下降最小．理论分析及仿真结果表明,该算法在射频链路较少时具有很低的复杂度,同时其容量接近最优穷举搜索算法．     

基于时间反转算子分解的选择性聚焦方法

为了实现电磁平面波在不同目标上的选择性聚焦,提出了一种基于波动方程时间反转不变性的时间反转算子分解算法。该算法利用天线阵列发射和接收的目标探测信号获得传输矩阵和时间反转算子,然后对该算子进行特征值分解,其中非零主特征值的个数对应目标个数,而每个非零主特征值所对应的主特征向量则包含了相应目标的方位信息。根据每个目标相对应的特征向量计算目标域中各观测点的目标函数可获得目标域中的目标函数值分布情况,并实现在不同目标处的选择性聚焦。最后,通过仿真实验验证了电磁平面波情况下基于时间反转算子分解的选择性聚焦方法的准确性和有效性。     

基于改进万有引力算法的配电网多目标故障重构

针对配电网在发生故障后产生的重构问题,基于改进万有引力算法提出了一种切实、可行的多目标故障重构方案.通过调研配电网的故障重构过程,优化了多个目标的权重系数,提出了综合考虑网络损耗与开关动作数量的故障重构模型.利用反向学习法、共轭梯度法和Tent映射实现了经典万有引力算法的有效改进.软件仿真与实际工程测试结果表明,所提故障重构方法具有较强的实用性、更低的网络损耗和更少的开关动作.     

多目标组播路由的免疫优化算法研究

分析了当前带约束的单目标优化路由模型的局限性,构建了一个基于多目标优化的组播路由模型,在此基础之上提出了一个能够同时优化带宽、时延、代价等QoS参数的基于免疫原理的多目标组播路由算法,并对算法的收敛性和时间复杂度进行了分析.算法使用克隆选择作为主要的免疫算子,利用Pareto占优的思想进行抗体亲和度的定义,引入基因库的概念加快算法的收敛,通过局部竞争选择策略保证种群的多样性.仿真结果表明,该算法能够快速收敛于一组协调各QoS参数的Pareto最优解,是解决多目标组播路由问题、提高网络性能的有效途径.     

基于梯度算法的LSP流量分配算法

根据多路径流量优化的数学模型对MPLS系统模型进行了数学描述,提出了一种基于梯度算法的LSP自适应流量分配算法。它可减少由传统路由算法引起的网络拥塞,优化网络资源的利用。仿真结果表明,该算法在MPLS系统模型中的数据包平均丢失率明显低于传统路由算法,并具有运算速度快和稳定性好的特点。     

一种按块递归的盲源分离方法

自然梯度算法比随机梯度算法有更好的收敛性能和数值稳定性,块递归算法需要较少的运算时间． 结合这两者的优点,提出一种基于块递归的盲源分离算法． 首先基于自然梯度和非线性主分量分析,构造出按块递归更新的矩阵方程, 然后用QR分解和回代法逐块求解该矩阵方程得到最优分离矩阵． 与已有递归型盲源分离算法相比, 数值仿真实验表明本方法运行一次所需平均时间减少了65％, 所求矩阵的正交性能指标改善了10dB．     

大型构架式索网反射面天线机电集成设计

为了尽可能减少构架式索网反射面天线各模块间的缝隙对天线电性能的不利影响,以各模块中索网边界的垂跨比为设计变量,以天线电性能和索网力学性能为设计目标,建立双目标机电集成优化数学模型.采用加权系数法,将优化模型转化为单目标问题,利用粒子群算法对优化模型进行求解.以设计某7 m口径构架式天线为例,在保证索网力学性能的基础上,实现了天线电性能的最优化,证明了该机电集成设计方法的可行性与有效性.     

Design of the beam scanning microstrip reflectarray antenna

For the aim of designing a wide-angle low sidelobe beam scanning microstrip reflectarray antenna, a new design method based on a new aperture phase distribution of three focuses is proposed. This method introduces a new phase distribution determined by three focuses for wide-angle beam scanning firstly. Then the aperture phase distribution is further optimized by the hybrid particle swarm algorithm to reduce the side lobe level of the pattern. Based on the optimization, the antenna realizes beam scanning by use of a moving feed. In order to verify the effectiveness of the design method, a Ku-band circular polarized beam scanning reflectarray antenna is designed and fabricated. The measured results agree well with the simulated ones, with the side lobe level being below -18dB within the scan range of 52°and the band reaching 108％(the overlapping 3dB axial-ratio (AR) and 1dB gain bandwidth).     

基于移动最小二乘法和粒子群算法的优化算法

针对复杂电磁装置优化问题中目标函数计算次数过多的问题，提出了一种基于移动最小二乘法（MLS）和粒子群优化算法（PSO）的快速全局优化方法.该方法利用基于MLS的表面响应模型，重构原始的优化问题，采用加权PSO算法对重构后的目标函数进行寻优，再使用拟牛顿法，对原优化问题直接寻优，从而得到优化问题最终的最优解，并对基准测试函数和实际电磁装置问题进行优化计算.结果表明，与加权PSO相比，该算法能找到优化问题的全局最优解，并能有效的减少目标函数的计算次数，节省了计算时间，提高了计算效率.     

主动探测型时间反转电磁波聚焦

为扩展时间反转理论在电磁领域的应用,提出了一种基于主动探测的时间反转电磁波聚焦方法.该方法是通过时间反转目标的反射波并在目标搜索域内进行能量搜索来实现重聚焦的.首先,收发合置传感器阵列的一个天线阵元向目标区域发射电磁波信号,该电磁波信号遇到目标后反射,反射后的电磁波被各天线阵元接收并记录.当所有阵元全部完成上述发射和接收过程后,将每个阵元中得到的所有信号相加,并进行时间反转.然后,将各阵元时间反转后的信号虚拟重发到目标域中,则信号能量会在目标处实现重聚焦.根据电磁波的传播特性,给出了主动探测型时间反转聚焦的原理及方法.最后,通过仿真实验验证了主动探测型时间反转可以有效实现电磁波重聚焦的特性.     

天线辅助设计IGA方法

为了高效设计高性能的天线,将免疫遗传算法引入天线辅助设计领域.在传统遗传算法的基础上增加抗原识别、记忆功能和浓度调节,同时引入一种新型的混合编码技术简化天线结构描述及交叉、变异等遗传操作,实现天线结构的快速优化设计.仿真结果表明,相比传统遗传算法,在天线结构设计中应用免疫遗传算法,迭代次数明显减少,收敛速度提高50%～60%,算法执行效率显著提高,在频率为8.47GHz时设计所得天线的最大平均增益和最小平均增益分别提高119.91%和258.89%,性能优异.免疫遗传算法克服了遗传算法由于交叉搜索而在局部搜索解空间时效率较差的缺点,有效地避免了未成熟收敛的问题,收敛稳定且速度明显加快,体现了免疫遗传算法在天线辅助设计中的优异性和高效性.     

一种高层次多电压功耗优化方法

提出了一种在时间与面积约束下,运用遗传算法同时进行操作调度和资源分配的高层次多电压功耗优化方法．对于时间和面积约束所导致的无效染色体,通过将约束优化问题转换成两个目标函数的极值问题,一个为原问题的目标函数,另一个为违反约束条件的程度函数,避免了约束条件对问题求解的影响．对于数据依赖所导致的无效染色体,采用基于数据依赖的单点杂交算子来解决．实验结果表明,该算法比不考虑无效染色体处理机制的简单遗传算法的多电压功耗优化方法的功耗优化能力提高10％,收敛速度提高15％．     

改进布谷鸟算法用于阵列天线方向图优化

针对目前群智能优化及进化计算算法在解决直线形阵列天线辐射方向图的旁瓣电平抑制和零陷控制问题时易出现求解精度不高及收敛速度较慢的问题,提出了一种基于扩散变异策略的布谷鸟搜索算法。该算法首先利用聚集扩散策略来提高算法的全局搜索性能,然后引入遗传算法中的基因突变策略,用以提高种群的多样性,进而提高算法的局部搜索能力。仿真结果表明,所提算法在抑制直线形阵列天线方向图的旁瓣电平和控制零陷方面与萤火虫算法、粒子群算法、传统布谷鸟搜索算法、金斑蝶优化算法和蚯蚓优化算法相比,具有更快的收敛速度和更高的求解精度。     

一种超宽带数字移相器设计方法

基于矢量合成理论,采用混合微波集成电路技术,提出了一种超宽带数字移相器的设计方法．该方法通过调节两路正交信号的幅度合成得到第一象限内不同幅相的矢量,采用三级级联的结构实现对输入信号的360°移相．运用此方法设计制作了一款超高频、超宽带6位数字移相器．该移相器在相对带宽57％的工作频带内,相位均方根误差小于3.8°,幅度不平衡度小于3.0dB,当应用在宽工作带宽、窄瞬时信号带宽的相控阵天线时,通过划分频带分段修正使幅度不平衡度降低到2.5dB以下,同时减小相位均方根误差至3.0°以下,满足某型相控阵天线的需求．     

Design of dual-band shared-aperture circularly polarized antenna with a wide beam for aircraft platforms

Most of published shared-antennas focus mainly on the characteristics of multi-band and multi-polarization, that is, a high profile and a complex structure. A dual-band circularly polarized shared-antenna is presented with a simple structure and wide beam coverage. Firstly, to reduce the size and weight, the shared-aperture antenna is applied for the quad-operating frequencies (UHF1/UHF2/S1/S2) with a stacked microstrip patch antenna and high dielectric constant substrates. All the quad-operating bands can be freely tuned by changing the lengths of patches. Secondly, the substrate with a high dielectric constant is added on the patch to improve the gain of the antenna in the low elevation direction, broadening the antenna beam. Next, to obtain the quad-band circularly polarization (CP) radiation pattern, the feeding structure with the broadband phase shifter is also designed. Finally, the proposed antenna prototype is fabricated and measured. Its measured impedance bandwidth, axial ratio and radiation pattern are in good agreement with simulation results. The proposed antenna has already been applied to a special airborne communication system. Additionally, the antenna synthesis method may be further extended to realize the shared-aperture circularly polarized antenna with more than two bands.     

基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化

为了对汽车外形进行优化设计,利用CFD软件与智能算法相结合的方法,以在天窗微开高速行驶状态下的汽车为优化的对象,选取气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小为`优化目标,以汽车关键外形参数为设计变量,对汽车气动外形进行多目标优化设计.同时,应用了数据挖掘技术评价设计变量与3个目标函数的影响关系,选取优化后的最佳关键参数制作汽车模型并进行风洞试验验证.研究结果表明:通过遗传算法优化的车身外形,在其他设计目标满足要求的条件下成功地将阻力系数降低了9.5%,并通过风洞试验验证了该智能算法结果的准确性.基于智能算法的汽车气动外形设计具有指导意义与实际应用价值,为汽车气动外形的多目标优化设计提供了一种高效、精确、可靠的先进优化方法.