利用遺傳算法對(duì)聲障板優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、在聲納設(shè)備的設(shè)計(jì)中，隨著換能器技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器陣列的形式越來越復(fù)雜，對(duì)聲障板的設(shè)計(jì)要求越來越高。聲障板是聲納設(shè)備中的重要聲學(xué)構(gòu)件之一，它通過反射、吸聲、去耦等方式抑制換能器周圍的彌散聲，提高換能器的接收性能，同時(shí)通過其結(jié)構(gòu)改變換能器陣列的指向性。本文以換能器陣元在三維空間不規(guī)則排列為前提，以利用障板，通過降低來自不同入射方向和頻率的聲波的反射系數(shù)方式來抑制換能器陣列周邊彌散聲為目標(biāo)，采用遺傳算法對(duì)障板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　

2、以分層復(fù)合結(jié)構(gòu)為例，通過理論分析，確定了用于優(yōu)化分層復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)。通過仿真計(jì)算，分析了不同的材料物理參數(shù)對(duì)反射系數(shù)在頻域和入射聲波空間變化的影響。利用遺傳算法和計(jì)算單層吸收率的方法，分析了不同的分層復(fù)合結(jié)構(gòu)中不同層間的材料物理參數(shù)，在不同頻率下對(duì)聲吸收的影響。
　　 以周期排列的變截面圓柱空腔結(jié)構(gòu)為例，建立了用于優(yōu)化空腔結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。通過仿真計(jì)算，分析了空腔結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，對(duì)不同入射聲頻率下聲障板反射系數(shù)的影響。

3、　　 在優(yōu)化問題的建立過程中，以追求所有給定入射方向和頻率下聲障板反射系數(shù)的均值和均方差最小化為目標(biāo)的優(yōu)化問題，通過分析反射系數(shù)的均值和均方差在優(yōu)化問題中所表現(xiàn)出來的特點(diǎn)，確定了采用權(quán)重方法建立了用于優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)。
　　 在遺傳算法的設(shè)計(jì)方面，針對(duì)在遺傳算法的應(yīng)用中容易出現(xiàn)的早熟問題，在分析了以往常用的重組算子的重組方式和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了利用個(gè)體適應(yīng)度控制重組空間的重組算子。利用對(duì)各種不同特點(diǎn)的測(cè)試函數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到的

4、結(jié)果顯示，該算子在進(jìn)化過程中能夠始終保持種群的多樣性。
　　 為了保證遺傳算法在全局優(yōu)化過程中能夠搜索到全部局部最優(yōu)解，在遺傳算法中利用溝谷搜索函數(shù)來識(shí)別不同的局部最優(yōu)解，并通過不同維數(shù)、不同分布的多峰測(cè)試函數(shù)，對(duì)算法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 本文采用采用參數(shù)反演的方法，對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行了驗(yàn)證。利用通過對(duì)已知材料參數(shù)的平面障板進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量得到的反射系數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)，利用本文提出的優(yōu)化算法對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行反演，同時(shí)，利用反