遗传算法在超材料优化设计中的应用及实现-论文.pdf

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1、第15卷第3期空军工程大学学报(自然科学版)Vo1．15No．32014年6月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY[NATURALSCIENCEEDITION)Jtin．2014遗传算法在超材料优化设计中的应用及实现常红伟，马华，屈绍波，张介秋，王甲富(1．空军212程大学理学院，陕西西安，710051；2．西安交通大学电子与陶瓷教育部重点实验室，陕西西安，710049)摘要利用遗传算法对超材料进行优化设计，是近年来超材料优化设计的重要方法之一。设计了一套MATLAB与商业电磁仿真软件CST微波实验室的交互

2、仿真体系，在MATLAB环境中编写遗传算法主程序，然后离线调用CST软件进行模型仿真计算，从而将具有强大全局寻优能力的遗传算法充分应用到超材料的优化设计中。然后以Y字紧凑型结构的二阶带通频率选择表面优化设计为例，采用基于罚函数法的遗传算法对这种设计思路进行了验证，取得了良好的设计效果。结果表明：与以往的设计方法相比，该方法编程简单，通用性强，设计周期短，优化效果好，同时可以推广到其他类型的超材料结构的优化设计中。关键词超材料；遗传算法；优化设计；交互仿真DOI10．3969／J．issn．1009—3516．2014．03．021中图分类号TN8

3、20文献标志码A文章编号1009—3516(2014)03—0089—04ADesignandRealizationofOptimizationofMeta—materialsBasedonGeneticAlgorithmCHANGHong—wei，MAHua，QUShao—bo，ZHANGJie—qiu，WANGJia—fu(1·ScienceCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xian710051，China；2．E1ectronicMateria1sResearchLaboratorY，KeyLabo

4、ratoryoftheMinistryofEducationXianJiaotongUniversity，Xian710049，China)Abstract：Optimizationofmeta—materialswiththegeneticalgorithmisoneofthemosteffectivemethodsinthedgnofmeta—materialsinrecentyears．AnintegralsystemwithinteractivesimulationofMATLABandCSTMicrowaveStudioisdevelo

5、ped，andthemainprogramofgeneticaIgorithmiswritteninMAT—LABwithsimulationandcomputationinCSTtorealizeoptimizationofmeta-materia1sbygenetica1go一ithmwithpowerofglobaloptimization．Takingthecompactsecond—orderfrequencyselectivesurfaceoDti—mlzatlonforexample，thethinkingofdesignisver

6、ifiedbasedonpenaltyfunctiongeneticalgorithm。andagoodeffectivenessisobtained．Comparedtothepreviousrealizingway，thismethodissimp1einprogram—mlngoperation，betteringenerality，andonlyneedsashortcircledesign，simultaneouslythemethodcanbeappliedtootherkindsofmeta—materials．Keywords：m

7、eta—materials；geneticalgorithm；optimizationdesign；interactivesimu1ation收稿日期：2013-11—07基金项目：国家自然科学基金资助项目(11204378，11274389，11304393，61302023)作者简介：常红伟(1988一)，男，河北衡水人，硕士生，主要从事超材料应用研究．E—Inail：changhongigood@a1iyun．c0mj甩格式：常红伟，马华，屈绳波，等．遗传算法在超材料优化设计中的应甩及$~EY2．空军I程大学学报自然科学皈201415(3)

8、89—92·cHANGHongwei，MAHua，QUShaob。，etaj．Adesignandrealizati。nofoptimi