[发明专利]一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.预先选取多种吸波材料，供低频多层吸波材料设计所需；

S2.基于遗传算法，完成多层吸波材料的设计：

S201.种群初始化；

S202.确定遗传算法的目标函数；

S203.设置进化代数和遗传算子的参数；

S204.利用目标函数对初始化种群中的每一个个体进行目标函数值计算；

S205.利用谢菲尔德工具箱对S204求得的种群中个体的目标函数值分配适应度；

S206.根据设置的遗传算子参数，对种群中的个体进行选择，然后对选择的个体进行交叉和变异两个遗传操作，得到新一代的种群；

S207.返回步骤S204，对新一代种群执行步骤S204～S207，直至满足遗传算法停止条件后，输出种群中的个体作为设计结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：所述步骤S201包括

将每一种材料分别用不同的三位二进制编码表示，三位二进制编码最多可以表示8种不同的材料；

在遗传算法中设置染色体长度为M位的二进制编码，其中每三位二进制数就代表一种材料；多层吸波材料的层数N＝M/3，其中M为三的倍数；

随机生成一个200×M初始种群，其为元素只有0和1的矩阵，其中200代表随机生成需要优化的个体总数，通过对每一个个体M位二进制数中每三位分别解码得到对应的十进制数，得到每一层材料所对应的材料种类，并确定其对应的介电常数和磁导率，以便于目标函数的求解；

同时需对每个个体的三位二进制数再次进行解码得到每一种材料对应的厚度，解码公式如下：

其中dmax与dmin分别代表每层材料厚度的最大值与最小值，P为三位二进制对应的十进制数值，d_i为每一层材料的厚度，由此得到初始种群中每一个个体所对应材料的型号和每一层材料的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：所述步骤S202包括：

采用传输线理论计算多层反射率R：

式中Z_in(N)表示N层吸波材料的等效输入阻抗，Z_in(N-1)表示N-1层材料的等效输入阻抗，Z_N表示第N层材料的波阻抗，d_N为第N层材料的厚度，u_rN为第N层材料的相对磁导率，ε_rN为第N层材料的相对介电常数，f为频率，c为光速：

在上式计算结果的基础之上引入带宽约束条件如下：

其中，R1为参考反射率，然后在带宽约束条件的基础之上引入多层吸波材料厚度约束条件如下：

4.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：所述遗传算子的参数包括遗传算法中的选择方式、交叉概率和变异概率。

5.根据权利要求4所述的一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：所述选择方式为遗传算法中的轮盘赌选择策略，轮盘赌选择策略的出发点是适应度值，适应度值越大的个体被选择的概率越大。

6.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的低频多层吸波材料设计方法，其特征在于：所述的遗传算法停止条件为达到设定进化代数。