206atcx-altair优化与专业前处理技术助力电磁仿真

2016

ChinaAltair

Technology

ConferenceAltair优化与专业前处理技术助力电磁仿真澳汰尔工程

（

）主要内容优化技术FEKO的优化方法试验设计（Design

of

Experiments）多学科优化工具-HyperStudyHyperStudy：探索，研究，优化HyperStudy

优化电磁设计专业的CAE前处理工具-HyperMesh优化典型的天线设计流程最终设计与测试天线定型生产天线性能指标要求初步设计天线选型初步几何设计电磁仿真修改几何优化FEKO中的优化CAD

网格剖分FEKO

求解器pre-processor

PREFEKOFEKO

输出POSTFEKOpfgoptFEKO

project

filescfmprecfxCADFEKOOPTFEKO优化输出FEKO中的优化方法FEKO提供三种优化算法单纯形法Simplex(Nelder-Mead)粒子群优化法Particle

Swarm

Optimization(PSO)遗传算法Genetic

Algorithm(GA)优化流程建立参数化模型添加优化设置，指定优化算法定义优化目标添加优化变量，指定参数范围FEKO的优化无法识别研究系统参数重要性基于参数研究，可以减小多个参数的组合数目减小优化迭代步数试验设计（Design

of

Experiments）•DOE试验设计(DOE)

定义为一系列的测试，有目的性的改变过程或者系统的输入变量使得输出响应的改变能被识别和观察到理解系统的行为应用DOE：确定哪些因子对响应的影响较大的控制输入变量，使得:确定在何处设置有响应与期望值接近输出响应变化小使不可控制的变量的影响最小化构建一个拟合的模型，代替原模型来用于实际的计算密集型求解器常规优化vs

拟合近似优化（DOE

and

Fit）常规优化，可直接在FEKO及HyperStudy中建立优化过程在每步迭代中对所有变量更新组合HyperStudy

支持直接调用FEKO求解器优化每步迭代优化计算时间是相同的采用DOE拟合优化通过建立近似分析模型，替代真实且耗时的数值模拟优化在数学模型中完成，速度快主要内容优化技术FEKO的优化方法试验设计（Design

of

Experiments）多学科优化工具-HyperStudyHyperStudy：探索，研究，优化HyperStudy优化电磁设计专业的CAE前处理工具-HyperMeshHyperStudy的主要功能试验设计（DOE）拟合优化统计分析参数作用识别重要系统参数参数相互作用拟合模型的行为检查质量参数试验单目标优化多目标优化基于稳定性的优化后处理可靠性分析数据挖掘研究设计变量建立近似分析模型获得最优的设计可靠性评估HyperStudy的优势提高产品设计的性能和质量增强产品的可靠性与稳健性降低研发时间和成本提高设计能力与利润HyperStudy

与FEKO的集成14.0中FEKO集成到HyperStudy优化平台浏览和添加FEKO的cfx文件到HyperStudy工程中直接读入模型设计变量在FEKO后处理中利用LUA

提取响应利用LUA默认LUA控制数据提取自动参数提取用户自定义数据的参数修正在HyperStudy自动提取响应常规参数：阻抗、增益、效率等从ASCII结果文件中提取数据：.out文件、.efe/.hfe、.ffe

或touchstone

S参数等HyperStudy

Fit

surfaceGA

optimisation

convergenceHyperStudy优化案例:微带天线优化目标：优化GPS微带天线谐振在1.575GHz天线参数:贴片尺寸馈电位置开槽长度开槽宽带开槽与贴片边距离目标响应：1.575GHz的反射系数比较“常规优化”与“DOE+Fit拟合优化”DOE

参数筛选上图显示了每个变量对天线反射系数的影响斜率越大的曲线，对响应影响越大如果某个曲线是平坦的，则可以忽略其影响该例中，所有变量对响应均有较大影响拟合近似基于DOE矩阵，HyperStudy生成拟合数学模型拟合近似数学模型的响应（MLSM方法）与实际模型响应吻合很好MLSM

：移动最小二乘法拟合面3D拟合面描述了不同变量组合下对响应的影响采用拟合模型优化基于拟合的数学近似模型，优化优化方法–全局自适应响应面法（GRSM）几百次的优化在数秒中完成！常规的优化常规的优化是基于微带天线模型不采用DOE及拟合近似优化方法–全局自适应响应面法（GRSM）DOE拟合近似优化vs常规优化ApproachNo.

ofiterationsTime

for

eachiterationTotaltimeDOE503.24

sec162

secFit50<<

1

sec2

secDOE+FitOptimization50<<

1

sec2

secRegularOptimization2503.24

sec810

secDOE+Fit优化时间常规优化时间810

sec优化结果:DOE拟合近似优化vs

常规优化HyperStudy

助力电磁仿真DOE是通过有目的性的多次试验，更好的理解设计变量及总体响应之间的关系通过DOE的设计矩阵获得的数学模型-拟合面基于DOE+拟合面的优化技术，速度更快！主要内容优化技术FEKO的优化方法试验设计（Design

of

Experiments）多学科优化工具-HyperStudyHyperStudy：探索，研究，优化HyperStudy优化电磁设计专业的CAE前处理工具-HyperMesh专业的CAE前处理工具-HyperMesh基于拓扑关系的几何显示HyperMesh根据曲面连接关系将边界线显示为不同的颜色边(红色)只属于一个面两个面之间如果是边的话，就认为这两个面是不连续的共享边(绿色)属于两个相邻面面是连续的压缩边(蓝色)相当于两个面合并成了一个面T型连接(黄色)连接大于等于三个面(举例：面的连接形式如同T型)面是连续的（equivalenced）专业的CAE前处理工具-HyperMesh复杂模型几何清理交互地修补曲面，填充丢失的曲面，删除重复的曲面专业的CAE前处理工具-HyperMesh抽中面专业的CAE前处理工具-HyperMesh几何简化自动化去倒角、去倒圆、去孔专业的CAE前处理工具-HyperMesh高质量网格生成可基于几何或网格进行网格划分HyperMesh在电磁仿真中的应用天线布局问题复