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电磁场逆问题鲁棒优化设计技术研究

曹可建  
【摘要】:在传统的电磁场逆问题优化设计研究中,人们一般以目标函数全局最优为最终求解目标。然而,在实际工程问题中总是不可避免地存在各种不确定性扰动,如,环境噪声、制造容差等等。因此,在不确定性扰动情形下,进行鲁棒优化设计理论和技术研究具有重要的工程实践意义,电磁场逆问题鲁棒优化设计理论和技术目前已经成为国内外计算电磁学一个新的热点研究方向。 本文探讨了鲁棒优化设计的基本理论和应用技术。在综合两种常用的鲁棒优化设计方法:随机概率统计方法、最差状况分析法基础上,给出了适合于电磁场逆问题分析计算的鲁棒期望适值函数,并设计了合适的度量鲁棒性能的控制参数,如扰动情况下目标函数的期望、目标函数性能偏差系数等。研究了适用于全局优化的随机类优化算法,基于鲁棒优化的特点对禁忌搜索算法进行改进,提出了降低鲁棒性能参数赋值次数的新策略;研究了几种不同的鲁棒性能赋值方法,并对其中扰动参数模型设计的关键参数估计进行了分析。 基于MATLAB 7.1平台编写了算法程序,并成功应用于典型数学函数的分析和计算。借助商用有限元分析软件ANSYS对TEAM问题22中超导磁储能装置进行建模分析,结合MATLAB 7.1强大的数学处理功能进行混合编程,完成了超导磁储能线圈结构的鲁棒优化设计。仿真结果表明,与全局最优解相比,鲁棒最优解的扰动目标函数性能偏差系数更小,抗干扰性能更优。


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