基于自适应代理模型的电子装备优化设计

摘要

电子装备是一个多学科系统，其组成主要包括机械结构和电磁两大部分，其性能包括电性能和机械结构性能。在设计时，需要同时考虑结构因素和电因素，而分析过程中往往涉及多个物理场（包括电磁场、结构位移场和温度场），因此单次分析往往较为费时。此外，电子装备设计是一个反复迭代优化的过程，因此将导致计算工作量非常庞大，从而使得传统优化方法在实际工程中效率较低。为了提高计算效率和设计质量，本文研究如何利用基于自适应代理模型优化方法来解决电子装备的优化设计，主要内容和工作有： 1.提出了基于相关域的两点自适应代理模型方法，利用Kriging模型中相关函数的意义来确定相关域，在相关域内采样以保证代理模型在局部区域内有较高的预测精度，同时提高算法的收敛性。此外，基于设计点的预测方差和样本点间最小距离最大来综合构建全局采样模型，以提高代理模型的全局预测能力。典型测试算例验证了本方法的正确性与有效性。 2.针对电子装备优化设计中存在的昂贵约束函数问题，基于自适应代理模型优化对昂贵约束优化问题进行初探，提出利用初始采样构建昂贵约束问题的初始代理模型；然后，利用约束边界采样方法对昂贵约束问题进行序列采样以使约束代理模型在约束函数边界处具有较好的精度；最后，基于约束函数代理模型进行目标函数的寻优，并反复迭代寻优。 3.将本文提出的基于相关域的两点自适应代理模型方法应用于电子装备中某8m反射面天线和某70m金属桁架式天线罩的机电综合优化中，取得了较为满意的结果。

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