[发明专利]一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法

说明书

本发明涉及一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法，将天线设计问题抽象成统一的、一般的多目标约束优化问题，它有m(≥1)个优化目标，p(≥0)个约束条件。其它的优化问题情形都是它特例，例如，m＝1,p＝0是单目标优化问题；m＝1,p≠0是约束单目标优化问题；m＞1,p＝0是多目标无约束优化问题。提出了一个多目标约束优化算法，能很好地求解该统一的、一般的多目标约束优化问题。该在复杂的天线设计中，针对建立哪一类优化问题模型最适合于求解器求解，本发明提出一种统一的多目标约束优化问题模型，并且将其与其三种特例进行对比。实验表明所提方法不仅能最大程度上满足设计需求，而且有多种解以便决策者选择，为天线设计的求解提供一种参考。

技术领域

本发明涉及天线设计演化求解方法领域，具体为一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法。

背景技术

天线设计通常既有技术指标优化要求又有约束要求，根据技术指标要求复杂程度依次可以建模成单目标优化问题、单目标约束优化问题、多目标无约束优化问题和多目标约束优化问题等。然后，不同的优化问题用不同优化方法求解，单目标优化问题用单目标优化算法求解，单目标约束优化问题用单目标约束优化算法求解，多目标无约束优化问题用多目标无约束优化算法求解，多目标约束优化问题用多目标约束优化算法求解。

天线问题抽象成数学模型具有一定的挑战性，模型的构建直接影响着天线问题的求解。目前，大多数天线设计者都是将天线设计问题抽象成单目标优化问题来求解，假设天线设计的技术指标要求较多且复杂，所建的单目标优化问题难以充分体现所有指标要求，会丢失部分技术指标信息，从而导致得到的最优天线难以满足技术指标。在复杂技术指标要求下，建模成单目标约束优化问题、多目标无约束优化问题也有可能丢失部分技术指标信息。只有建模成一般的多目标约束优化问题才能充分体现复杂的技术指标要求，但是由于缺乏性能优良的约束多目标优化算法，所以极少建立成多目标约束优化问题模型。

一般来说，优化问题都有与之相对应的优化算法来求解。单目标优化算法只能求解单目标优化问题，不能求解单目标约束优化问题、多目标无约束优化问题和多目标约束优化问题。类似的，单目标约束优化算法和多目标无约束优化算法分别用来求解单目标约束优化问题和多目标无约束优化问题，对于其它的优化问题求解效率很低甚至是无法求解。目前极少有多目标约束优化算法能很有效地求解多目标约束优化问题，更谈不上有效地解其它三种优化问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法，以解决上述背景技术中提出的单目标优化算法只能求解单目标优化问题，不能求解单目标约束优化问题、多目标无约束优化问题和多目标约束优化问题。类似的，单目标约束优化算法和多目标无约束优化算法分别用来求解单目标约束优化问题和多目标无约束优化问题，对于其它的优化问题求解效率很低甚至是无法求解的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法，将天线设计问题抽象成统一的、一般的多目标约束优化问题，它有m(≥1)个优化目标，p(≥0)个约束条件。其它的优化问题情形都是它特例，例如，m＝1,p＝0是单目标优化问题；m＝1,p≠0是约束单目标优化问题；m1,p＝0是多目标无约束优化问题。提出了一个多目标约束优化算法，能很好地求解该统一的、一般的多目标约束优化问题，一种天线设计的多目标约束优化建模与演化求解方法的实施步骤包括：

首先，给出多目标约束优化问题的数学模型，含有m个目标、p个约束的多目标约束优化问题数学模型如下(3-1)所示：

当m＝1,p＝0时，公式(3-1)转换为单目标无约束优化问题，数学模型如公式(3-2)所示：

当m＝1,p≠0时，公式(3-1)转换为单目标约束优化问题，数学模型如公式(3-3)所示：