硕士论文下载：基于智能优化算法的膜系设计研究
基于智能优化算法的膜系设计研究摘任石3(
随着现代光学技术的发展,在光学仪器方面对光学薄膜的性能要求越来越
高"光学薄膜的设计对光学仪器性能起着至关重要的作用"膜系光学特性优劣是
通过膜系设计中的评价函数作为定量标准的"膜系评价函数是一个以膜系结构参
数为变量的多元函数"通过数值优化方法求得所建立的评价函数的最优解,从而
完成膜系设计"光学薄膜的光谱特性是膜层结构!膜系层数!膜层厚度和膜层折
射率的函数"其评价函数为多元多峰函数并且相当复杂,膜系层数越多所要确定
的参数就越多,也就意味着要解决更高维数的数学问题"当膜层超过一定的层数
时,会导致膜系评价函数的峰值则会极具增多,采用传统的优化方法如蒙特卡罗
法!单纯形法等将无法得出满意的结果"
目前,智能优化算法在膜系设计中的应用已经受到越来越多的关注"智能优
化算法是对自然界规律的启发而衍生出的算法,也是仿生学的一个分支"利用仿
生学的原理来设计构建算法,是智能优化算法的思想"如蚁群算法(antcolony
algorithm)!遗传算法(genctiealgorithm,GA)!粒子群优化算法(p叭ieleswarm
optimization,pSO)和差分进化算法(differentialevolution,DE)等等"智能优
化算法具有对初值不敏感,对所要优化的函数没有限制,具有很强的通用性等特
点"
本文将两种新兴的智能优化算法PSO和DE应用于膜系设计,编写相应的
MATLAB程序对增透膜!高反射膜!1:1分光膜!滤光片和远红外宽带增透膜进
行膜系优化设计,在这些设计实例中采用膜系理想反射率和实际设计反射率的误
差平方和作为评价函数来评价膜系性能优劣"算法中控制变量的设置对算法性能
有很大的影响,结合设计实例比较各算法之间性能差异并且分析如何设置算法中
的控制变量来提高算法性能,也是本文要解决的问题"结果表明,将PSO和DE
应用于膜系设计是有效的"在相同设计条件下,运用PSO和DE可以得到比GA
光学特性更优的膜系结构"
关键词:光学薄膜;膜系设计;优化设计;粒子群优化算法;差分进化算法;
遗传算法
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