Gerleg rafsegulfræðimiðuð fjölmarkmiðahönnun á loftnetsbúnaði
Fréttatilkynning verkefnisstjóra
Niðurstöður verkefnisins er mikilvægt framlag til framsækinna aðferða við tölvuvædda hönnun loftneta sem og almennrar hönnunar örbylgjukerfa.
Loftnet eru nauðsynlegir íhlutir sem eru notaðir víða í
ratsjár- og fjarskiptakerfum, til að senda eða taka við orku. Traust og
fljótleg hönnun á loftnetsbúnaði er ein helsta áskorunin í nútíma
loftnetsverkfræði, einkum þegar nákvæm rafsegulfræðilíkön eru notuð og markmið
hönnunarinnar eru margvísleg og flókin. Markmið rannsóknarverkefnisins var að
þróa traustar og reiknilega gerlegar aðferðir, sem hægt er að gera sjálfvirkar,
til hönnunar á loftnetsbúnaði með margbreytilegar hönnunarkröfur. Annmarkar
ríkjandi aðferða voru sniðgengnir með því að beita hraðvirkum og sjálfvirkum
algrímum er byggja á rafsegulfræðilíkönum, forvinnslu hönnunarsviðsins (bæði
með minnkun stærðar og fækkun vídda), staðgöngulíkunum, og hraðvirkum fjöl-markmiða
erfðaalgrímum. Niðurstöður verkefnisins er mikilvægt framlag til framsækinna
aðferða við tölvuvædda hönnun loftneta sem og almennrar hönnunar örbylgjukerfa.
Verkefnið leiddi til fjölda birtinga á ritrýndum vettvangi, þar á meðal einnar
bókar, tveggja bókakafla, 31 greina í vísindatímarit (allt ISI-tímarit) og 28
birtinga vísindagreina á ritrýndum ráðstefnum.
English:
The main objectives of the project was development of optimization strategies for rapid multi-objective design of antenna structures. The project resulted in several algorithmic frameworks, both stochastic and deterministic, but also a number of auxiliary procedures such as design refinement techniques and design space reduction methods. The most important algorithmic frameworks developed include SAMOEA (surrogate-assisted multi-objective evolutionary algorithm), SDP (sequential domain patching), point-by-point Pareto front exploration, as well as PRBA (Pareto-ranking bisection algorithm). Comprehensive numerical and experimental studies indicate that the proposed techniques allow multi-objective optimization of realistic full-wave EM simulation models of antenna structures at the overall cost of up to a few hundred of analyses which is a small fraction of cost required by conventional methods. Some of the developed methods have been applied to problems in other areas, including microwave engineering and aerodynamic design. The general conclusion of the project is that a right combination of physics-based and data-driven surrogates, space reduction techniques, refinement methods, and either stochastic or deterministic optimization strategies, allows for very fast optimization of antennas in multi-objective sense. The design speedup achieved due to the aforementioned techniques is remarkable and up to two orders of magnitude as compared to conventional population-based metaheuristics. The methods developed here might be of interest for researchers in other areas where utilization of EM simulation models is ubiquitous (microwave engineering, microwave photonics), but also other engineering fields (mechanical engineering, structural engineering, heat transfer, etc.). The project resulted in a large number of high-quality publications, including one monograph, two book chapters, 31 journal papers (all ISI-ranked) and 28 peer-reviewed conference articles.
Heiti verkefnis: Gerleg
rafsegulfræðimiðuð fjölmarkmiðahönnun á loftnetsbúnaði / Feasible EM-Driven
Multi-Objective Design of Antenna Structures
Verkefnisstjóri: Slawomir Marcin Koziel, Háskólanum í Reykjavík
Tegund styrks: Verkefnisstyrkur
Styrkár: 2015-2017
Fjárhæð styrks: 29,508 millj. kr. alls
Tilvísunarnúmer Rannís: 152034
