專利名稱：一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及人工電磁材料設計領域，特別是涉及一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)
化方法。
背景技術：
人工電磁材料技術是一個前沿性交叉科技，人工電磁材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。在人工電磁材料設計階段，所建立的單元結構模型需要進行大量的數(shù)據(jù)仿真工作來得到所設計模型的一些物理性質(zhì)。仿真完成之后，將會得到人工電磁材料的一系列數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)要進行大量的數(shù)據(jù)處理工作，來獲取人工電磁材料的特性。如果由人工來完成，這將是一個十分龐大的工程。人工電磁材料仿真結果的相關數(shù)據(jù)的優(yōu)化設計目前停留在手動調(diào)節(jié)的階段，其中對人工電磁材料結構 對應的響應曲線的擬合是實現(xiàn)人工電磁材料優(yōu)化的必要途徑。當前的算法是用統(tǒng)計學模型對響應曲線進行擬合，對于相關數(shù)據(jù)，其模型的數(shù)據(jù)優(yōu)化過程往往比較繁瑣，耗時巨大，因而找出對人工電磁材料設計相關數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化方法是急需解決的問題。因此，需要提供一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有技術對人工電磁材料設計相關數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化過程任務繁重、繁瑣且耗時巨大的問題，另一方面也對促進人工電磁材料的產(chǎn)業(yè)化進程有著十分積極的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法，能夠較快、較準確地得出人工電磁材料設計數(shù)據(jù)中滿足條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法包括:提取人工電磁材料設計的仿真數(shù)據(jù)，形成種群；對種群中的個體進行曲線擬合，形成目標函數(shù)，并給定約束條件；對目標函數(shù)增加懲罰因子和懲罰函數(shù)來構造增廣目標函數(shù)；預設比較參數(shù)；產(chǎn)生隨機參數(shù)；根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者隨機參數(shù)和比較參數(shù)的大小的比較結果對兩個相鄰個體進行排序；重復上述產(chǎn)生隨機參數(shù)和上述對兩個相鄰個體進行排序的步驟，直至種群中的所有個體完成排序為止；根據(jù)上述重復步驟的排序結果得出滿足目標函數(shù)的約束條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，對種群中的個體進行曲線擬合所形成的目標函數(shù)的公式如下表示:min f (X)，其中，Xi ≤x ≤ XnF={x=(xiv..,x )￡Rn|gj(x) < OVj其中，f(x)為目標函數(shù)，X= (X1,...., xn) e RnS種群，Xl，....，Xn為種群中的個體，η和m為正整數(shù),給定Xniin彡X彡Xmax為目標函數(shù)的約束條件，Xmin為x中的最小值，Xfflax為X中的最大值，gj(x)為X的約束函數(shù)，F(xiàn)為目標函數(shù)的可行域。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，對目標函數(shù)增加懲罰因子和懲罰函數(shù)所構造的增廣目標函數(shù)公式如下表示:
權利要求
1.一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 提取人工電磁材料設計的仿真數(shù)據(jù)，形成種群； 對所述種群中的個體進行曲線擬合，形成目標函數(shù)，并給定約束條件； 對所述目標函數(shù)增加懲罰因子和懲罰函數(shù)來構造增廣目標函數(shù)； 預設比較參數(shù)； 產(chǎn)生隨機參數(shù)； 根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小的比較結果對所述兩個相鄰個體進行排序； 重復上述產(chǎn)生隨機參數(shù)和上述對兩個相鄰個體進行排序的步驟，直至所述種群中的所有個體完成排序為止； 根據(jù)上述重復步驟的排序結果得出滿足所述目標函數(shù)的約束條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述種群中的個體進行曲線擬合所形成的目標函數(shù)的公式如下表示: min f(x),其中，Xi < X < Xn
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述目標函數(shù)增加懲罰因子和懲罰函數(shù)所構造的增廣目標函數(shù)公式如下表示:
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述比較參數(shù)和所述隨機參數(shù)介于O到I之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述比較參數(shù)的值預先設定為0.45。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小的比較結果對所述兩個相鄰個體進行排序的步驟包括: 當所述兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值相等且等于零時，得出所述兩個相鄰個體都為所述增廣目標函數(shù)的可行解，比較所述兩個相鄰個體的目標函數(shù)值，根據(jù)所述目標函數(shù)值的大小將所述兩個相鄰個體交換順序。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小的比較結果對所述兩個相鄰個體進行排序的步驟包括: 當所述兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值不滿足相等且等于零時，比較所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小，若所述隨機參數(shù)小于所述比較參數(shù)，則比較所述兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值，根據(jù)所述懲罰函數(shù)值的大小將所述兩個相鄰個體交換順序；若所述隨機參數(shù)大于所述比較參數(shù)，則執(zhí)行所述重復上述產(chǎn)生隨機參數(shù)和上述對兩個相鄰個體進行排序的步驟。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小的比較結果對所述兩個相鄰個體進行排序的步驟進一步包括: 根據(jù)所述目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值的大小將所述兩個相鄰個體進行升序排序，即將所述兩個相鄰個體中的目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值小的個體排在所述兩個相鄰個體中的目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值大的另一個體之前，并在排序完成后執(zhí)行所述重復上述產(chǎn)生隨機參數(shù)和上述對兩個相鄰個體進行排序的步驟。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的比較結果或者所述隨機參數(shù)和所述比較參數(shù)的大小的比較結果對所述兩個相鄰個體進行排序的步驟進一步包括: 根據(jù)所述目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值的大小將所述兩個相鄰個體進行降序排序，即將所述兩個相鄰個體中的目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值大的個體排在所述兩個相鄰個體中的目標函數(shù)值或懲罰函數(shù)值小的另一個體之前，并在排序完成后執(zhí)行所述重復上述產(chǎn)生隨機參數(shù)和上述對兩個相鄰個體進行排序的步驟。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)上述重復步驟的排序結果得出滿足所述目標函數(shù)的約束條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)的步驟包括: 根據(jù)升序排序結果 或者降序排序結果得出滿足所述目標函數(shù)的約束條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法，該方法包括提取人工電磁材料設計的仿真數(shù)據(jù)，形成種群；對種群中的個體進行曲線擬合，形成目標函數(shù)；將目標函數(shù)構造成增廣目標函數(shù)；預設比較參數(shù)；產(chǎn)生隨機參數(shù)；比較兩個相鄰個體的懲罰函數(shù)值的大小或者隨機參數(shù)和比較參數(shù)的大小對兩個相鄰個體進行排序；重復產(chǎn)生隨機參數(shù)和對兩個相鄰個體進行排序的步驟，直至種群中的所有個體完成排序為止；根據(jù)最終排序結果得出最優(yōu)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的人工電磁材料設計數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法可以簡化人工電磁材料設計數(shù)據(jù)優(yōu)化的處理過程，能夠較快、較準確地得到人工電磁材料設計數(shù)據(jù)中滿足條件的最優(yōu)數(shù)據(jù)，對促進人工電磁材料的產(chǎn)業(yè)化進程有著十分積極的作用。
文檔編號G06F17/50GK103164555SQ20111041838
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 劉斌, 牛攀峰 申請人:深圳光啟高等理工研究院