遺傳算法及其應(yīng)用于行波管優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、微波/毫米波電真空器件中，行波管是最重要的器件之一。它有著其他器件不可替代的優(yōu)良特性：高功率、高增益、高效率、高頻帶。由于這些特性，它在通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等這些現(xiàn)代軍事電子裝備當(dāng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 行波管的研制更是涉及到多種學(xué)科，制作工藝十分復(fù)雜。把現(xiàn)代技術(shù)和以往的行波管制管經(jīng)驗(yàn)綜合應(yīng)用到行波管的研制當(dāng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)其有著極大的促進(jìn)作用。同時(shí)，對(duì)行波管的研制能力和水平的進(jìn)一步需求：提高行波管設(shè)計(jì)能力、縮短開(kāi)

2、發(fā)周期、減少征管硬件試驗(yàn)、改善行波管性能、固有已有經(jīng)驗(yàn)等，應(yīng)用CAD技術(shù)研制行波管已成為主要手段。 但是，目前應(yīng)用的微波管仿真軟件，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行模擬驗(yàn)證，缺乏優(yōu)化功能，不能在某個(gè)范圍內(nèi)使目標(biāo)值達(dá)到最大。將優(yōu)化算法引入到行波管軟件仿真，使軟件自動(dòng)優(yōu)化出某個(gè)范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)參數(shù)，是微波管CAD軟件發(fā)展的一個(gè)重要方向。 遺傳算法(Genetic Algorithm，簡(jiǎn)稱(chēng)GA)是一種基于自然選擇和進(jìn)化思想在高維空間中尋優(yōu)的方法

3、。它提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的通用框架，不依賴于問(wèn)題的具體領(lǐng)域，對(duì)問(wèn)題的種類(lèi)有很強(qiáng)的魯棒性，因而具有廣泛的適應(yīng)性。同時(shí)它又是一種采用啟發(fā)性知識(shí)的智能搜索算法，相對(duì)于其他的優(yōu)化算法有著更優(yōu)良的搜索性能，所以往往能在搜索空間高度復(fù)雜的問(wèn)題上取得比以往算法(如梯度法)更好的效果。 本文的主要工作與創(chuàng)新之處表述如下： 一、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的實(shí)數(shù)遺傳算法。 提出了一種改進(jìn)的實(shí)數(shù)遺傳算法并對(duì)其性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。采用

4、實(shí)數(shù)編碼，確保解的精確度，采用線性排序的選擇策略，引進(jìn)精英保留策略，并結(jié)合其他的遺傳操作算子構(gòu)成了新的遺傳算法。該算法提高了尋優(yōu)能力和計(jì)算效率，是一種性能優(yōu)異的遺傳算法。 二、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種用于多目標(biāo)優(yōu)化的混合遺傳算法。 設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到在多準(zhǔn)則或多設(shè)計(jì)目標(biāo)下設(shè)計(jì)和決策的問(wèn)題，如果這些目標(biāo)是相悖的，需要找到滿足這些目標(biāo)的最佳設(shè)計(jì)方案。利用遺傳算法解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題已被證明是一種行之有效的方法。為提高算法的精確搜索能力