申请/专利权人：湖南大学

申请日：2023-12-14

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117408206B

主分类号：G06F30/367

分类号：G06F30/367;G06F30/373;H03H7/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明公开了一种基于帕累托优化的电声换能器宽带阻抗匹配设计方法，包括以下步骤：输入换能器工作频带内的阻抗等参数，建立关于负载功率因数、功率密度等综合评估数学模型作为优化目标，采用有约束多目标差分进化算法，以匹配网络元件参数为决策变量，以功放输出与匹配网络各支路的电压电流上限作为约束条件，对不同阶数、类型的匹配网络分别求解得到帕累托前沿，再将所有帕累托前沿包含的个体按照三个优化目标进行非支配排序，输出最终的帕累托前沿，作为备选方案供用户选择。本发明具有遍历拓扑多、收敛速度快、不易陷入局部最优、所得匹配网络方案帕累托最优的优点，对电声换能器的阻抗匹配网络的阶数、拓扑与参数优化设计具有重要意义。

主权项：1.一种基于帕累托优化的电声换能器宽带阻抗匹配设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：设置优化目标：最大化工作频带内的最小功率因数、最小化功放恒定电压输出条件下的声源级波动、最小化阻抗匹配网络体积；步骤二：将拓扑参数标幺值作为决策变量，采用多目标实数编码：为在解空间可行域中寻找指定阶数与类型的最优阻抗匹配网络拓扑与元件参数，每个决策变量需对应匹配网络中的一个元件，决策变量的正负分别对应电感和电容，其绝对值对应标幺化后的元件参数值，即标幺化后的感值或容值；步骤三：指定阻抗匹配网络阶数，采用差分进化算法对标幺化后的阻抗匹配网络元件参数进行多目标优化，以功放输出端和阻抗匹配网络中每条支路的电压电流上限作为约束条件，运行差分进化算法得到阶T型和Π型阻抗匹配网络的帕累托前沿，具体步骤如下：设置约束条件： ；其中，为功放允许输出电压最大有效值,分别为功放输出电流和各支路电流所允许的最大有效值；分别为第条支路在第个频率点处的电压和电流有效值；所述差分进化算法包括如下步骤：设当前进化代数为，每代种群中包含个体数为，设置最大进化代数为；对每代种群依次进行变异、交叉、选择三种操作；在每次变异交叉过程中，变异交叉算子在DErand-to-best1bin与DEcurrent-to-rand1二者之间随机选择，得到包含个个体的试验向量；在每次选择过程中，对第代种群和试验向量中的所有个体进行两次排序：第一次依据帕累托支配关系对个个体分等级，在每个等级内部，根据拥挤距离将个体降序排序；第二次依据约束支配原则对个个体分等级，在每个等级内部，根据拥挤距离将个体降序排序；将两次排序的名次值加权求和得到最终名次，取前个作为新一代种群，加权值随进化代数变化，初始阶段帕累托排序占主导，随进化代数增大，约束支配排序占比越来越大；差分进化算法直至进化代数达到最大进化代数停止运算，输出最后一代种群的帕累托前沿；步骤四：指定不同的阻抗匹配网络阶数，重复执行差分进化算法，得到不同阶数和类型的帕累托前沿，对所有帕累托前沿包含的个体进行非支配排序，输出最终的帕累托前沿供用户选择。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南大学 一种基于帕累托优化的电声换能器宽带阻抗匹配设计方法

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