创新基金项目申请书

精品文档 1欢迎下载 上海海事大学研究生创新基金上海海事大学研究生创新基金 资资 助助 项项 目目 申申 请请 书书 项目名称 项目类型 基础应用 申 请 者 学号 专 业 所在学院 联系电话 电子邮箱 攻读学位 指导教师 申请日期 精品文档 2欢迎下载 上海海事大学研究生院制 一 简表一 简表 中文名 称 英文 主题词 最多五个 研 究 项 目 申请金额元起止年月 年 月 至 年 月 姓 名性别男专 业 出生年月民族身份证号 联系电话 手机 E mail 申 请 者 攻读学位 硕士导师张友俊 导师 E mail 姓 名性别 学 院专 业 联系电话承担的研究任务 参 与 研 究 成 员 情 况 摘 要 300 字为限 将粒子群算法与空间映射算法相结合 提出了一种空间映射粒子群优 化算法 并用于电磁问题的优化计算 算法实现过程中 将电磁仿真计 算中精确网格剖分的计算模型作为精确模型 将粗糙网格剖分计算模型 作为粗糙模型 在粒子群算法中计算粒子适应度前 使用粗糙模型结合 基于卡尔曼滤波的映射关系 估计出粒子是否对算法最优解更新有效 并对有效的部分粒子做适应度计算 可以很大程度上减少算法的计算耗 时 通过 型贴片天线和谐振腔缝隙天线的优化仿真说明了本算法的有 效性 成果形式 1 在国内核心期刊上发表论文 1 篇以上 2 提供设计实物 精品文档 3欢迎下载 精品文档 4欢迎下载 二 项目设计论证二 项目设计论证 1 本项目的国内 外研究现状及趋势 研究本课题的意义和实践价值分析 附主要参考文献 空间映射算法 Space Mapping 最早是在 1993 年由 Bandler提出的 该方法应用在 器件与系统建模以及射频微波器件在电磁仿真软件中的优化上 一般的 电磁仿真模型作 为精确模型 低精度的电磁仿真模型 网格少的模型 或等效电路模型作为粗糙模型 1994 年 Bandler 提出了初始空间映射方法 该方法首先将精确模型和粗糙模型参量空 间的映射关系假设为线性的 然后将两空间的参量数据构成线性方程组 通过最小二乘算法 求解得到两空间参量的映射关系 由于初始空间映射方法需要大量预先准备好的精确仿真 响应样本 这样还是较为繁琐与复杂的 并且由于假设了两空间设计参量为线性映射 不能 解决非线性映射的情况 为了改善这个缺点 在 1995 年 Bandler 研究小组提出了主动空间 映射方法在该方法中 每次精确模型的仿真不仅起到验证作用 而且参与迭代过程促进优化 加速迭代过程是由准牛顿步长决定的 优化当前替代模型 2000 年神经网络空间映射算法 Neural Space Mapping 2003 年神经网络逆空间映 射算法 Neural Inverse Space Mapping 确保神经网络在模型设计中的可行性 隐式空间映射算法是由 Bandler研究小组在 2004 年提出来的 一系列辅助的参数 预先指定的参数如介电常数和介质板高度 被提取出来以用来进行粗糙模型和精确模型响 应的匹配 用校准的粗糙模型 替代模型 优化得到下一次精确模型的迭代参量 隐式空间 映射算法被认为是最简单 实际应用最方便的空间映射法 2003 年国内最先研究空间映射法的是香港中文大学的吴克利等发表过相关应用研究 论文 2007 年电子科技大学的邓建华博士对空间映射法进行了较为细致的研究 提出了一 种新的空间映射方法 特征元件空间映射方法 并且开发了空间映射优化系统软件 2009 年西安电子科技大学的李刚博士的研究中开始涉及了空间映射在腔体滤波器中的应 用 2010 年以后西安电子科技大学的谢拥军教授及其有关学生一直对其进行详细的研究 与运用 空间映射方法的研究在我国还未深入 还没能把它广泛应用 如何提高空间映射 算法效率 并在结合不同的滤波器设计优化时节省巨大的时间和计算成本是今后研究的重 点 粒子群优化算法 Particle Swarm Optimization PSO 是一种群体智能优化计算方 法 其思想来源于自然界中鸟类捕食 最早由美国的 Kennedy 和 Eberhert 教授于 1994 年 提出的 PSO 算法是求解域的直接迭代优化算法 且算法参数较少 易于实现 其一经提 出就受到了众多学者的广泛关注 对于 PSO 算法 已经提出了多种改进粒子群算法来提高 优化收敛速度 如根据群体适应度方差自适应变异的 PSO 停滞检测的 PSO 算法 量子 PSO 算法 小波变异 PSO 算法 精品文档 5欢迎下载 本文的研究意义与实践价值主要是粒子群算法是一种备受推崇的简单直接的智能优化 算法 近些年 许多文献将粒子群及其改进算法用于优化电磁问题并取得了较好的效果 如采用小波变异粒子群算法优化直线天线阵列 使用 PSO 算法优化倒 L 天线阵列 采用多 目标粒子群算法优化平面螺旋天线等等 参考文献 参考文献 1 J W Bandler R M Biernacki S H Chen and Y F Huang Design optimization of interdigital filters using aggressive space mapping and decomposition J IEEE Trans Microwave Theory Tech 1997 45 5 761 769 2 M H Bakr J W Bandler and K Madsen Space mapping optimization of microwave circuits exploiting surrogate models J IEEE Trans Microwave Theory Tech 2000 48 12 2297 2306 3 J W Bandler Q S Cheng N K Nikolova and M A Ismail Implicit space mapping optimization exploiting preassigned parameters J IEEE Trans Microwave Theory Tech 2004 52 7 378 385 4 甘本袚 吴万春 现代微波滤波器的结构与设计 M 北京 科学出版社 1973 5 邢连发 雷振亚 谢拥军等 新型高收敛隐式空间映射算法设计微波滤波器 J 电子 与信息学报 2011 33 3 744 748 6 Lei Zhang Peter H Aaen and John Wood Portable Space Mapping for Efficient Statistical Modeling of Passive Components J IEEE Trans Microwave Theory Tech 2012 60 3 441 450 7 Sheng Tu Q S Cheng and Yifan Zhang etal Space Mapping Optimization of Handset Antennas Exploiting Thin Wire Models J IEEE Trans Microwave Theory Tech 2013 61 7 3797 3807 2 本项目的研究内容 研究目标以及拟解决的关键问题 请结合需求分析书写 目标目标 研究一种新的空间映射粒子群算法的设计方法 使设计的周期大大缩短 从而为其他 衍生的滤波器优化设计提供思路 内容内容 1 提出新的 具体的空间映射粒子群算法的设计方法 2 探索基于空间隐射粒子群算法的改进 可行性分析 可行性分析 在微波电路方面积累了一定的理论基础和实际经验 并且对空间映射粒子群算法已经 进行行了研究 许多作者 已在国内外权威期刊上都已经发表了相关的文章 同时国内 现有的研究 加工和测试条件完全可以达到研究所需的要求 关键问题 关键问题 精品文档 6欢迎下载 如何保证在粗糙模型中获取的提取参数的准确性 从而降低迭代次数 减少仿真时间 3 完成本项目的可行性分析 包括主要论著 已完成的主要项目 已进行的研究情况和具有有的工作 条件等 申请者从事相关的理论和实际准备工作已经半年以上 已经掌握空间映射粒子群算法 的设计流程 图 2 所示 并已经开始了前期的研究工作 指导老师长期从事微波电路的 研究 先后完成国家自然科学基金 省科委自然科学基金等多项项目 并发表相关文章多 篇 1 7 导师近 3 年发表的主要论文有 1 独著 Dual Mode Trapezium Loop Microstrip Bandpass Filter Microwave and Optical Technology Letters 美国刊物 国际权威期刊 同时被 SCI 和 EI 收录 2010 52 4 840 841 SCI 569YZ EI 20100912737787 2 第 1 作者 T 形开槽三角形贴片双模微带带通滤波器 北京理工大学学报 核 心期刊 EI 20113714322789 2011 31 6 695 698 3 第 2 作者 适合制作高性能带阻滤波器的新型 C 形环级联 DMS 结构 高技术通讯 核 心期刊 EI 20113014176361 2011 21 6 661 664 4 第 1 作者 园形开槽贴片微带双模带通滤波器 电子元件与材料 核心期刊 2011 30 11 34 37 5 第 1 作者 十字形贴片双模微带带通滤波器 微波学报 核心期刊 2013 29 4 78 81 6 第 1 作者 新型的方形贴片双模微带带通滤波器 电子元件与材料 核心期刊 2013 32 4 54 56 7 第 1 作者 T 形贴片双模微带带通滤波器 电子元件与材料 核心期刊 2012 31 7 40 42 申请者所在单位现有的研究条件 已具备的实验条件 1 软件 ANSOFT HFSS 电磁分析软件 ANSOFT Designer Agilent ADS 电路仿真软件 Auto CAD 绘图软件等 2 仪器 常用微波仪器 学校跟上海大学通信工程学院和中国电子科技集团公司第 51 所有多年的合作关系 该单位可以提供技术方面的支持 精品文档 7欢迎下载 4 4 拟采取的研究方案 研究方法和内容的创新之处 根据给定滤波器的设计指标 建立相应的粗糙模型和精确模型 利用电路仿真软件 本文使用的是安捷伦公司 ADS 2013 06 版本 的高效率建立粗糙模型 以及电磁仿真软 件 本文使用的是 Ansoft 公司的 HFSS 13 0 版本 的准确性建立相应的精细模型 在粗糙模型中对滤波器的设计参数和预选参数进行优化并对相应的参数进行提取 在 精确模型中验证优化结果 直到设计参数满足设计指标的要求 将优化的仿真结果制作成 元件 对元件测试 验证基于算法理论和实验的一致性 1 采用计算电磁学和微波网络相结合的研究方法进行理论分析 针对要研究的空间映射粒子群算法优化滤波器 提出集总参数电路模型和微波网络的 理论分析方法 2 计算机仿真 在 ADS 中建立基于电路结构的粗糙模型 在 HFSS 中建立基于电磁分析的精细模型 在参数提取的过程中建立动态的隐式映射关系 3 硬件实验 对一些典型的电路元件如 微带线 滤波器等 进行硬件实验 即制作电路样品 用微 波网络分析仪等进行实际测量 测出其散射参数 S11 S12的频响特性等 本项目的特色与创新之处在于 将粒子群算法和空间映射算法结合起来用于滤波器的 设计中 在研究的过程中对算法提出改进 使得设计时间进一步缩短 5 具体研究计划 2015 年 1 月 2015 年 6 月 对已经提出的空间隐射粒子群算法在滤波器优化设计上 的应用进行实验仿真研究 2015 年 6 月 2015 年 10 月 在前期研究的基础上 用集总参数电路模型和微波网络 等对要研究的空间映射粒子群算法设计的滤波器进行理论分析 进行论文发表前的数据分 析和整理 2015 年 10 月 2015 年 12 月 发表论文 提交总结报告 拿出具体的元件样品 精品文档 8欢迎下载 三 预期研究成果三 预期研究成果 研究阶段 起止时间 阶段成果名称成果形式 2015 年 1 月 2015 年 12 月理论研究与仿真实验论文 预期在规定期刊上发表的论文及其篇数 在北京大学出版社出版的 中文核心期刊上 至少发表一篇论文 预期学位论文达到 在 相应括号内打 校优秀论文 上海市优秀论文 四 经费预算 按申报项目研究需要选择性填写 四 经费预算 按申报项目研究需要选择性填写 支出项目金额 元 计算根据和理由 图书资料费 300购书 复印 调研费 1000出差交通费 计算机使用费 0 成果打印费 500打印 精品文档 9欢迎下载 成果鉴定费 400测试 小型实验设备费用 400实验 版面费 1000论文期刊 劳务费 不得超过资助 金的 15 1400 其他费用 5000元件制作加工 测试 合 计 元 10000 五 申请者承诺五 申请者承诺 我保证上述填报内容的真实性 如果获得资助 我将严格遵守学校有关规定 切实保证研究工作 时间 按计划认真开展研究工作 按时报送有关材料 按时完成研究项目 研究生签字 年 月 日 六 导师和分委会意见六 导师和分委会意见 导师意见 导师签字 年 月 日 精品文档 10欢迎下载 分委会意见 评分项目 评分 1 已取得的与本项目有关的研