基于MOEA-D的優(yōu)化技術(shù)及其在天線優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、天線優(yōu)化是電磁領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。實(shí)際工程中的天線優(yōu)化設(shè)計(jì)通常為多目標(biāo)優(yōu)化問題(multiobjective optimization problem，MOP)。隨著智能計(jì)算的發(fā)展，多目標(biāo)進(jìn)化算法(multiobjective evolutionary algorithm，MOEA)由于其本質(zhì)并行性和很強(qiáng)的全局搜索能力在很多領(lǐng)域得到成功運(yùn)用。但是，將MOEA用于多目標(biāo)天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究甚少，尤其是天線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)?；诜纸獾亩嗄?/p>

2、標(biāo)進(jìn)化算法(MOEA based on decomposition，MOEA/D)是目前計(jì)算智能領(lǐng)域最受歡迎的多目標(biāo)進(jìn)化算法。本文將研究基于MOEA/D的天線優(yōu)化技術(shù)，并給出部分優(yōu)化技術(shù)的天線優(yōu)化實(shí)例，進(jìn)而展現(xiàn)了MOEA/D在天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的強(qiáng)大的科研價(jià)值和實(shí)際運(yùn)用潛力。
　　該論文研究內(nèi)容分為以下五點(diǎn):
　　1.本文在研究MOEA/D算法理論基礎(chǔ)上，將MOEA/D與電磁仿真軟件和數(shù)值電磁代碼結(jié)合，形成基于MOEA/D

3、的天線多目標(biāo)優(yōu)化框架;
　　2.提出MOEA/D-GO(MOEA/D combined with enhanced genetic operators),通過數(shù)值算例驗(yàn)證了MOEA/D-GO的高效性，并將MOEA/D-GO用于fragment型共面波導(dǎo)饋電帶陷微帶天線設(shè)計(jì)，具有較好阻抗匹配、強(qiáng)且均勻的磁場(chǎng)分布和指定的遠(yuǎn)場(chǎng)主波束方向的fragment型UHF RFID近場(chǎng)/遠(yuǎn)場(chǎng)閱讀器線天線設(shè)計(jì)，以及具有不等粒度fragment型結(jié)構(gòu)

4、接地板的高隔離MIMO(multiple-input multiple-output)PIFAs(planar inverted-F antennas)設(shè)計(jì)，仿真和實(shí)物測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)fragment型結(jié)構(gòu)天線時(shí)的有效性;
　　3.針對(duì)MOEA/D-GO在優(yōu)化fragment型結(jié)構(gòu)時(shí)計(jì)算量較大的問題，提出MOEA/D-GO-Ⅱ(MOEA/D-GO combined with2-D median filtering)，

5、并將它用于設(shè)計(jì)具有等粒度fragment型結(jié)構(gòu)接地板的高隔離MIMO PIFAs，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果比較和優(yōu)化效率比較驗(yàn)證了MOEA/D-GO-Ⅱ在設(shè)計(jì)低損耗要求的fragment型微帶結(jié)構(gòu)時(shí)的高效性;
　　4.針對(duì)實(shí)際工程問題中，需要使用小的臨近尺寸來提高M(jìn)OEA/D-DE(MOEA/D combined with differential evolution)的收斂速度，進(jìn)而導(dǎo)致種群多樣性下降的問題，提出modified MOEA/

6、D-DE，數(shù)值算例驗(yàn)證modified MOEA/D-DE的高效性，并將它用于設(shè)計(jì)具有折疊臂的多波段領(lǐng)結(jié)形微帶天線，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果比較進(jìn)一步驗(yàn)證modified MOEA/D-DE的高效性，同時(shí)，仿真和實(shí)物測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證提出的設(shè)計(jì)方法在優(yōu)化設(shè)計(jì)多波段天線的有效性;
　　5.提出SL(statistic location information)，進(jìn)而形成MOEA/D-SL，給出混合優(yōu)化問題求解的新思路;針對(duì)具有環(huán)結(jié)構(gòu)的天線設(shè)計(jì)問題，提

7、出IOO(inverse onionoperator)，進(jìn)而形成MOEA/D-IOO;初步實(shí)現(xiàn)MOEA/D-SL和MOEA/D-IOO的數(shù)值驗(yàn)證;通過修改SL，進(jìn)一步提高M(jìn)OEA/D-SL種群多樣性。
　　MOEA/D-GO、MOEA/D-GO-Ⅱ和MOEA/D-IOO關(guān)注天線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，modified MOEA/D-DE關(guān)注天線尺寸優(yōu)化，MOEA/D-SL是這些算法的拓展。值得注意的是，MOEA/D-IOO和MOEA/D-S