基于GA和PSO算法的反射陣列仿真設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
2．2 數(shù)據(jù)優(yōu)化
反射陣列要求θ在60°～120°之間的RCS均大于-20 dB，且整體效果圖盡量好。在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，將優(yōu)化條件設(shè)置為大于等于20 dB，優(yōu)化范圍為60°～120°，優(yōu)化步長(zhǎng)為5。
優(yōu)化算法主要步驟：
(1)建立模型，將陣子間距設(shè)為變量，即需要優(yōu)化的參數(shù)；
(2)確定優(yōu)化方式；
(3)設(shè)置參數(shù)的優(yōu)化范圍和優(yōu)化步長(zhǎng)，以及優(yōu)化所需達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，即適應(yīng)度；
(4)對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分，即計(jì)算的個(gè)體，個(gè)體中包含所需優(yōu)化的尺寸信息；
(5)運(yùn)行FEKO，對(duì)個(gè)體適應(yīng)度進(jìn)行計(jì)算；
(6)判斷個(gè)體串適應(yīng)度是否達(dá)到適應(yīng)度標(biāo)準(zhǔn)，若是，則停止，若否，則繼續(xù)；
(7)重復(fù)以上迭代過(guò)程，直到滿足優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)或是達(dá)到迭代次數(shù)；
(8)軟件自動(dòng)將計(jì)算好的最優(yōu)尺寸輸出顯示，并可查看對(duì)應(yīng)的RCS圖；
(9)若一種優(yōu)化算法達(dá)不到理想效果，則采用另一種算法，從第(2)步開(kāi)始運(yùn)行。
兩種優(yōu)化算法的結(jié)果如圖3(b)，圖3(c)所示。
2．3 雙優(yōu)化
經(jīng)過(guò)以上兩輪優(yōu)化，已經(jīng)得到了比較理想的值，但為了使陣列更充分地使用可以利用的空間，在上述優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用雙優(yōu)化，即在GA中設(shè)置兩個(gè)優(yōu)化條件為：
(1)優(yōu)化范圍：60°～120°；優(yōu)化條件：≥20 dB。
(2)陣列總長(zhǎng)度在不超過(guò)1 000 mm的前提下盡量的長(zhǎng)。仿真結(jié)果如圖3(d)所示。
通過(guò)圖3可以看出，優(yōu)化算法相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)公式可以既快又好地提高陣列的性能。間距d1，d2，d3，d4分別為25．1 mm，15．3 mm，35．7 mm，5．1 mm，每組的間距個(gè)數(shù)分別為1，12，4，6，陣列關(guān)于xy平面對(duì)稱。
3 仿真結(jié)果和實(shí)物測(cè)試結(jié)果
由于測(cè)量暗室條件的限制，無(wú)法測(cè)量原尺寸的圓柱，所以采用一條形平板代替測(cè)量。在此選用的平板尺寸為1 000 mm×16 mm，這個(gè)尺寸基本可以保持原陣列的性能。平板由兩部分組成，仿真時(shí)底層為理想吸波材料做成的介質(zhì)，頂層為理想金屬極子貼片；實(shí)物底層為環(huán)氧玻璃，頂層為銅貼片，圖4為實(shí)物圖片。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156097.htm
為了方便測(cè)量，介質(zhì)底板采用環(huán)氧玻璃，實(shí)際投入使用時(shí)，介質(zhì)采用理想吸波材料制成的薄膜，可以任意貼在想要覆蓋的區(qū)域，經(jīng)濟(jì)方便。
將柱面改為平面之后，模型尺寸大大減小，計(jì)算量也急劇減少，因此在此之前已經(jīng)得到的優(yōu)化值基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化可以快速地得到理想的優(yōu)化參數(shù)。為了更直觀地比較陣列的優(yōu)勢(shì)，又仿真并實(shí)測(cè)了一個(gè)相同尺寸的銅板的RCS。圖5、圖6分別是仿真和實(shí)物測(cè)量的平板陣列和銅板的RCS圖。從圖5和圖6中可以看出，極子陣列相對(duì)于同等尺寸的金屬板RCS顯著提高，并且分布更均勻，實(shí)物測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果有很好的一致性。
4 結(jié)論
由上述可以看出，實(shí)測(cè)得到的曲線與仿真得到的曲線基本吻合，能夠很好地滿足最初的設(shè)計(jì)要求，由此說(shuō)明本文提出的軟件優(yōu)化結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式的方法能夠準(zhǔn)確、高效地設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、滿足不同性能要求的極子陣列，并且可以在此基礎(chǔ)上靈活設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的陣元和陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
評(píng)論