申请/专利权人：电子科技大学

申请日：2021-12-16

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114266117B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/27;G06N3/126;G06F111/06;G06F119/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.04.19#实质审查的生效;2022.04.01#公开

摘要：本发明属于行波管模拟及优化设计领域，具体涉及一种螺旋线行波管螺距分布设计的优化方法。本发明以螺距分布作为优化参数，通过结合实际的管型限制给出优化参数的大致取值范围，将注波互作用过程中的主要性能指标：频带输出功率及相移，及非性能指标饱和输入功率作为优化目标，利用NSGA‑II在性能指标相互矛盾的情况下实现总体设计最优，实现了螺距分布设计的优化。并通过引入非性能指标饱和输入功率Pin缩小了算法的搜索域，加快了算法的收敛速度，充分发挥了NSGA‑II多目标优化的优势，解决了螺距分布设计难以达到最优分布的问题。

主权项：1.一种螺旋线行波管螺距分布设计的优化方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、将行波管螺距分布设计中要求的多个性能指标建模为一个对应的多目标优化数学模型；典型多目标优化的数学语言表述如下： 为目标函数向量，m表示目标函数数目；为决策向量，N为决策向量的数目；代表两类不同的不等式与等式约束条件；分别为决策向量取值范围的上下限；确定螺距分布设计的高频结构模型及螺距段数，此处螺距段数对应多目标优化数学模型中的决策向量数目为N，故使用符号N来代指螺距段数；确定各段螺距的取值范围据此构造式1中的决策向量取值范围的上下限并根据各段螺距的初始长度xi，构造向量该向量即为式1中的决策向量将优化指标频带输出功率Pout≥Pout_indicator、相移phase≤phase_indicator转化为式1中目标函数向量及优化约束条件，Pout_indicator、phase_indicator均为设计指标，由设计人员根据实际情况赋值；并向目标函数中添加非性能指标饱和输入功率Pin，Pin表征Pout对应的输入功率，故最终的目标函数向量为步骤2、设置NSGA-II算法的相关参数，执行算法初始化程序：根据步骤1中得到的决策向量目标函数向量及优化约束条件作为参数代入NSGA-II算法并设置NSGA-II算法所需的其余参数种群大小M、迭代次数上限It、交叉概率Pc及变异概率Pm，完成NSGA-II初始化；根据上述参数设置，NSGA-II算法将生成M个决策变量这些决策变量共同构成遗传算法的种群 为迭代计数it赋初值0；步骤3、根据种群中的个体设置螺距分布，启动注波互作用模拟器BWIS计算仿真结果：按照步骤1中确定的对应关系将种群中的任意个体转化为具体的螺距分布设计，将这些设计参数更新到行波管注波互作用过程中并启动注波互作用模拟器计算该种螺距分布下的频带输出功率Pout、相移phase及饱和输入功率Pin；将仿真结果转化为目标函数向量写入NSGA-II对应的个体i中；计算完所有个体的目标函数向量后，执行NSGA-II进化操作，基于目标函数向量执行NSGA-II选择、交叉、变异算子实现在种群基础上对个体的淘汰与补充生成新的种群步骤4、根据步骤3中得到的各个个体对应设计指标的频带输出功率Pout及相移phase，判断是否达到了理想的指标要求；若是则结束，输出结果；若否，则判断迭代计数it是否达到迭代次数上限It：若是，则结束并输出结果；若否，则增加迭代计数it＝it+1，重复执行步骤3、4直至输出结果；步骤5、从步骤4所得输出结果中选取相移满足设计要求时频带输出功能最大的个体作为最优的个体，根据步骤1中确定的对应关系将个体转化为具体的设计参数，并将这些设计参数更新到行波管注波互作用过程中得到最终的螺距分布设计。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 电子科技大学 一种螺旋线行波管螺距分布设计的优化方法

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