[发明专利]最大化超阈值采样点数的双层串联微穿孔板结构设计方法

摘要

最大化超阈值采样点数的双层串联微穿孔板结构设计方法，包括：设置问题参数和算法参数；随机产生M个代表双层串联微穿孔板结构设计方案的解向量，并计算其目标函数值；利用最优邻域搜索、基因改良、贪婪策略调整所有解向量；核查步骤终止条件，确定最优双层串联微穿孔板结构设计方案。本发明的方法建立了超出吸声系数阈值的采样点数的目标函数，根据双层微穿孔板的结构参数定义了解向量，并结合多种运算调整所有解向量，相较于现有的声能密度法，本发明的方法具有更高的灵活性，使双层串联微穿孔板在指定频带内具有较强的降噪性能。

主权项

1.最大化超阈值采样点数的双层串联微穿孔板结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：设置问题参数与算法参数，问题参数包含吸声系数阈值α₀，频带的上限f_max和下限f_min，频率采样点总数n，问题维数N，第j维变量的上限V_j，max和下限V_j，min，j＝1，…，N；算法参数包含解向量的总数M，最大调整次数G_max，最小基因改良概率p_b，min和最大基因改良概率p_b，max；步骤B：在定义域内随机产生M个代表双层串联微穿孔板设计方案的解向量，并计算每个解向量的目标函数值，具体包括：步骤B‑1：根据均匀分布随机产生M个解向量；定义任意一个解向量为V＝(d₁，t₁，p₁，D₁，d₂，t₂，p₂，D₂)，其中d₁为外层微穿孔板的穿孔直径，t₁为外层微穿孔板的板厚，p₁为外层微穿孔板中穿孔总面积占全板的百分数，D₁为外层微穿孔板的后空腔厚度；d₂为内层微穿孔板的穿孔直径，t₂为内层微穿孔板的板厚，p₂为内层微穿孔板中穿孔总面积占全板的百分数，D₂为内层微穿孔板的后空腔厚度；第j维变量通过V_j＝V_j，min+r·(V_j，max‑V_j，min)产生，j＝1，…，N；r为[0，1]内服从均匀分布的随机数；步骤B‑2：计算任意解向量V＝(d₁，t₁，p₁，D₁，d₂，t₂，p₂，D₂)的目标函数值；在整个频带内均匀采样n个频率点，第i个频率值由计算获得，i＝1，…，n；对于外层微穿孔板，分别计算其穿孔板常数相对声阻和相对声质量并用同样的方法分别计算内层微穿孔板的穿孔板常数k₂、相对声阻r₂和相对声质量m₂，再分别计算双层微穿孔板的等价相对声阻与相对声抗然后计算频率点i的吸声系数最后计算V＝(d₁，t₁，p₁，D₁，d₂，t₂，p₂，D₂)的目标函数值，目标函数值为整个频带中吸声系数超出阈值α₀的频率采样点的数量sgn(α_i＞α₀)定义为符号函数；当第i个频率采样点的吸声系数α_i超出α₀时其值为1，否则其值为0，i＝1，…，n；步骤C：对M个解向量进行调整，具体包括：步骤C‑1：实时更新基因改良概率p_b。在第G次调整中，根据最小、最大基因改良概率p_b，min和p_b，max动态更新第G次的基因改良概率G为当前解向量的调整次数，G＝1，…，G_max；步骤C‑2：采用最优邻域搜索运算调整M个解向量。随机选择不同于解向量v的另外两个互不相同的解向量v₁和v₂，v＝1，…，M，根据目标函数值确定三个解向量v、v₁和v₂中最好的一个为v_a，以0.5的概率从其他两个解向量中随机选择一个为v_b，剩下的一个解向量为v_c；根据产生新的解向量r为在[0，1]间按均匀分布产生的一个随机数；步骤C‑3：对于v＝1，…，M，j＝1，…，N，核查第v个解向量的第j维变量是否超出其定义域[V_j，min，V_j，max]；若高于其上限V_j，max，则令若低于其下限V_j，min，则令若没有超出[V_j，min，V_j，max]，则保持其值不变；步骤C‑4：以概率采用基因改良运算调整解向量的每一维变量；以概率对第v个解向量的第j维变量进行基因改良运算，在[0，1]间按均匀分布产生一个随机数r，在[1，M]间按均匀分布产生一个随机整数v₀，如果满足且则用替换V_v，j，否则忽略此次基因改良运算，v＝1，…，M；j＝1，…，N；步骤C‑5：利用贪婪策略实时更新解向量；根据步骤B‑2确定第v个调整后的解向量的目标函数值若高于调整前的解向量的目标函数值f(V_v)，则用替换V_v，否则，将本次对第v个解向量的调整视为失败，仍保留调整前的解V_v，v＝1，…，M；步骤D：实时核查步骤终止条件；令当前调整次数G加1，若G高于G_max，则停止执行所有步骤，并将M个解向量中具有最多超阈值采样点数的解向量视为最优的双层串联微穿孔板结构设计方案；若G低于或等于G_max，则重复步骤C～D。