一种应用于微波器件的多目标优化方法

论文摘要

很多优化设计问题都是多目标优化问题,即需要同时考虑多个设计指标,然而这些指标之间往往存在互相制约的关系,会导致无法找到该问题的绝对最优解。因此对于多目标优化问题,如何找到合适的近似帕累托最优集成为了研究重点。在微波领域中,随着通信频率的提高及速率的加快,微波器件变得越来越复杂,设计指标要求也越来越多,因此研究适用于微波器件的多目标优化方法有十分重要的现实意义。本文对现有的几种多目标优化算法进行了比较,并且分析了各种方法的优势与弊端。发现往往需要经过大量的目标函数调用才能够得到较为满意的优化结果。而微波器件的设计优化中需要借助全波电磁仿真计算,其时间成本高,因此无法使用大量的目标函数调用。为了实现高效多目标优化,本文对双目标连续域修补方法进行了改进研究,并且提出了一种基于连续域修补多目标(二维和三维)问题的优化方法。本文利用测试函数对提出的算法进行了测试,并且在计算量和近似前沿分布度两个方面将该算法与多目标遗传算法进行了对比。经过综合分析,该算法在优化效率方面整体优于多目标遗传算法。最后,本文利用该算法结合空间映射技术对一个微波超宽带天线进行了多目标优化,验证了该方法对于微波器件设计优化的适用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•     1.1.1 课题研究背景
•     1.1.2 课题研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国内研究现状
•     1.2.2 国外研究现状
•   1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 多目标优化问题的理论研究
•   2.1 引言
•   2.2 多目标优化问题概述
•   2.3 帕累托最优集的提出
•   2.4 帕累托最优集与帕累托前沿
•   2.5 传统多目标优化方法基本原理
•     2.5.1 加权求和法
•     2.5.2 ε-约束法
•     2.5.3 切比雪夫聚合法
•   2.6 多目标遗传算法基本原理
•     2.6.1 快速非支配排序
•     2.6.2 精英策略
•     2.6.3 拥挤度排序
•   2.7 不同多目标优化算法的比较分析
•   2.8 本章小结
• 第3章 双目标连续域修补方法的改进研究
•   3.1 引言
•   3.2 连续域修补方法的基本原理
•     3.2.1 单目标最优解的求解
•     3.2.2 连续域修补
•   3.3 连续域修补方法的算法改进研究
•     3.3.1 补丁尺寸向量的选取方式改进
•     3.3.2 延长搜索路径
•     3.3.3 筛选初始近似帕累托最优集
•     3.3.4 改进算法的测试
•   3.4 本章小结
• 第4章 多目标连续域修补方法的研究
•   4.1 引言
•   4.2 多目标连续域修补方法原理
•     4.2.1 算法流程
•     4.2.2 单目标最优解的求解
•     4.2.3 帕累托前沿轮廓的确定
•     4.2.4 帕累托最优集和前沿的填补
•     4.2.5 筛选保留非支配解
•   4.3 更高维度目标的算法原理讨论
•   4.4 多目标与双目标优化方法比较
•   4.5 本章小结
• 第5章 多目标优化方法的测试与研究
•   5.1 引言
•   5.2 近似帕累托前沿分布度的比较方法
•     5.2.1 构建网格空间
•     5.2.2 计算DCI值
•   5.3 多目标连续域修补方法的测试分析
•     5.3.1 DTLZ1 测试结果及分析
•     5.3.2 DTLZ2 测试结果及分析
•     5.3.3 DTLZ3 测试结果及分析
•     5.3.4 其他测试结果
•     5.3.5 算法性能分析及总结
•   5.4 本章小结
• 第6章 超宽带天线的多目标优化
•   6.1 引言
•   6.2 超宽带天线理论介绍
•   6.3 空间映射技术基本原理介绍
•   6.4 多目标连续域修补优化超宽带天线
•     6.4.1 CST与 MATLAB的联合仿真
•     6.4.2 粗糙模型的单目标优化
•     6.4.3 粗糙模型的多目标优化
•     6.4.4 基于空间映射的辅助优化
•   6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘莹

导师: 程庆沙

关键词: 多目标优化,微波器件,帕累托最优集,帕累托前沿

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN12;O224

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.001996

总页数: 71

文件大小: 3130K

下载量: 65