電子裝備的多場耦合設計理論與方法

《電子裝備的多場耦合設計理論與方法》是依託西安電子科技大學，由段寶岩擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：電子裝備的多場耦合設計理論與方法
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：段寶岩
• 依託單位：西安電子科技大學

項目摘要

電子裝備是以信號的獲取、傳輸與處理等功能為目標，以機械結構為載體，具有特定電磁性能的複雜系統。在其研製過程中存在的機電熱多場耦合問題已成為制約下一代電子設備與武器裝備整體性能提高、研發成本降低、研製周期縮短的瓶頸問題。本項目旨在研究電子裝備機械結構位移場、電磁場、溫度場之間的定性和定量關係，探索機械結構參數及製造精度對電性能的影響機理，建立系統化的電子裝備機電熱多場耦合理論。針對複雜的多場耦合問題，構建有效的數值求解方法。綜合考慮機電熱三場的耦合效應，建立基於多場耦合理論的電子裝備現代設計方法。為從根本上解決長期制約電子裝備技術發展和電性能提高的多場耦合問題，提高其研製水平與創新能力奠定堅實的理論基礎。

結題摘要

項目按照計畫書要求，完成了規定的研究內容，達到了考核指標要求，實現了項目研究總目標。項目順應現代電子裝備高頻段、高增益、高密度、小型化、高指向精度、快回響的發展需求，從場的角度系統研究了電子裝備研製中結構、電磁、溫度三者之間的耦合問題。針對天饋系統、雷達伺服系統、高密度組裝系統等典型電子裝備，建立了反射面天線和平板裂縫陣天線結構位移場與電磁場的兩場耦合模型，建立了有源相控陣天線和高密度組裝系統結構位移場、電磁場與溫度場的機電熱三場耦合模型。根據電子裝備典型零部件的特點，深入研究了形狀、尺寸及位置等機械結構參數和製造精度對中間電參量的影響規律。利用小樣本理論，開展了集成先驗知識支持向量數據挖掘方法的研究與套用，得出了各種機械結構因素對電性能的影響機理。根據不同物理場間的數值格線映射關係，提出了場耦合模型的求解策略與方法。基於場耦合理論，建立了機械結構與電性能綜合最佳化的數學模型，提出了電子裝備機電集成最佳化設計方法，研製了相應的原型軟體，為下一代高性能電子裝備的研製提供了有效的理論分析和計算工具。項目取得了一批重要的創新性成果，部分成果得到了的轉化套用。項目取得了多項創新成果，主要包括：首次建立了典型電子裝備結構位移場、溫度場及電磁場的場耦合模型，為電子裝備機電集成設計奠定了理論基礎。發掘了結構因素對電性能的影響機理，提出了雷達天線伺服系統的結構與控制集成設計方法，使同時實現結構輕量化與控制的穩準快在理論上成為可能。項目的研究成果實現了由電子裝備的機械、電氣系統分離設計到綜合考慮機-電-熱等多因素的系統設計的跨越，提升了電子裝備的分析設計製造能力。這些創新成果增強了機電耦合集成分析的自主創新能力，為高性能電子裝備的發展奠定了理論和技術基礎。項目及時推進了研究成果的轉化套用。已在66米雙頻段波束波導天線、預警機波導裂縫陣天線等重大工程中得到了套用，成效顯著。項目組共發表學術論文67篇，其中SCI/EI檢索20/55篇。出版專著1部。申請國家發明專利36項，其中授權28項。獲軟體著作權登記證書17項。獲國家科技進步二等獎、陝西省科技進步一等獎、教育部技術發明二等獎各1項。在國內電子裝備研製行業中初步形成了一支從事場耦合問題研究的高水平專業隊伍。