《MEMS多領域統一約束模型仿真及最佳化研究》是依託杭州電子科技大學，由龔友平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：MEMS多領域統一約束模型仿真及最佳化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龔友平
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對微機電系統(MEMS)的設計和分析過程中多領域耦合及最佳化求解問題，研究MEMS基於統一建模語言的建模與仿真最佳化求解方法。本項目採用統一約束模型描述MEMS多領域最佳化問題模型，首先建立MEMS結構、電磁、熱、流體等領域系統的模型單元庫，直接利用庫單元建立MEMS物理仿真模型，然後用統一建模語言的映射機制實現MEMS物理仿真模型的統一約束表達；對統一約束表達模型進行參數靈敏度分析，尋找設計關鍵變數；通過全局的綜合滿意度儘量大的原則，實現基於部件級多領域約束協調，實現求解規模的縮減；並嘗試用同倫疊代法對處理後的大規模多領域統一仿真最佳化模型進行求解。本項目的研究將克服數值模擬仿真方法計算效率及硬體描述語言抽象化建模等問題，並最終實現MEMS系統多領域統一約束建模及仿真最佳化求解理論體系。
結題摘要
針對MEMS多領域物理系統，研究了在多領域統一建模語言Modelica環境中構建機械、電子、流體、控制等領域系統的模型單元的方法，並對這些領域中常用的模型單元建立了可重用的單元庫，通過這些單元，用戶通過可視化界面操作利用模型單元建立MEMS仿真模型，實現MEMS多領域統一約束仿真最佳化模型的建立。為實現整個MEMS的系統級仿真，要求系統仿真器具備有“多水平模擬”和“多物理場藕合模擬”的能力。其中，構造能準確刻畫微器件動態特性且便於使用的器件自由度縮減模型(ROM)是實現MEMS系統級仿真和產品最佳化設計的關鍵技術之一，本項目通過模型降階方法對MEMS耦合系統進行解耦和複雜度的降低，從而在保證求解精度的前提下，提高仿真模型的求解速度。本項目還研究了MEMS多領域最佳化設計方法，實現了MEMS執行器在考慮溫度場，熱力學情況下結構的最佳化計算。目前對MEMS結構動力回響的研究很少考慮電場力變化，溫度場變化，以及結構變化的耦合作用，且大多數的研究集中於確定性模型，即確定性結構在確定性溫度場或電磁場中的回響問題，因此本項目初步探索了在考慮結構物理參數和尺寸參數不確定情況下的，基於Modelica環境下統一約束模型來表達MEMS多能量隨機仿真模型的建立，求解方法。
