一种平板裂缝天线真空钎焊过程中降温曲线的优化方法与流程

1.一种平板裂缝天线真空钎焊过程中降温曲线的优化方法，其具体步骤如下:

(1)根据降温总时间TIME，选用合适的Bezier曲线分段数m和次数n，确定所需控制点个数m·(n+1)，令控制点沿时间轴均匀分布，以控制点纵坐标的温度为设计变量，温度设计变量b表示为

find b＝[b₀,b₁,…b_m·(n+1)-1]^T

其中b_i(i＝0～m·(n+1)-1)为控制点纵坐标；

此时，降温曲线可以表示为

$T\left(time\right)=\left\{\begin{array}{c}{T}_1\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{n}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[0,\frac{TIME}{m}\]\\ T_2\left(t\right)=\underset{i=n+1}{\overset{2(n+1)-1}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[\frac{TIME}{m},\frac{2\·TIME}{m}\]\\ .\\ .\\ .\\ T_m\left(t\right)=\underset{i=(m-1)n+1}{\overset{m(n+1)-1}{\Σ}}{b}_i\·\frac{n!}{i!(n-i)!}{t}^i{(1-t)}^{n-i},time\∈\[\frac{(m-1)\·TIME}{m},TIME\]\end{array}\right.---(1-1)$

(2)根据降温曲线，计算出不同时刻的温度和降温速率，确定不同时刻下母材和钎料的热膨胀系数；

(3)利用热弹塑性有限单元法，计算天线在该降温曲线下辐射面阵面均方根值RMS，以均方根误差RMS最小值作为优化目标，即

其中：

NUM为辐射面节点总数，

为节点i在焊接过程中发生的z向位移；

(4)给出优化约束条件

(41)设定求解参数上下限[b_min,b_max]，其中b_max为天线焊接温度，b_min为室温；

(42)结合天线焊接温度和室温数值给出温度上下限[T_min,T_max]，其中T_max为天线焊接温度，T_min为室温；

(43)结合真空炉容许降温速率确定降温速率范围[-T′_max,-T′_min]，其中T′_max为真空炉容许最大降温速率，T′_min为0，保证降温曲线上温度值随时间的推移恒下降；

最终，确定约束条件为

$\begin{array}{cc}s.t.& \left\{\begin{array}{c}b\∈\[b_{min},b_{max}\]\\ T_j\∈\[T_{min},T_{max}\]\\ T_j^{\′}\∈\[-T_{\max }^{\′},-T_{\min }^{\′}\]\end{array}\right.\end{array},j=1~m$

(5)在保证Bezier曲线的位置和斜率连续的前提下，对上述步骤获得的约束条件进行化简，仅保留未知、独立的设计变量和约束条件，得到优化模型为

find b＝[b₀,b₁,…b_{m(n+1)-1-((m-1)n+3)}]^T

$\begin{array}{cc}\min & RMS=\sqrt{\frac{1}{NUM}\underset{i=1}{\overset{NUM}{\Σ}}{\left({\mathrm{\δ}}_z^i\right)}^2}\end{array}$

$\begin{array}{cc}s.t.& \left\{\begin{array}{c}b\∈\[b_{min},b_{max}\]\\ T_j^{\′}\∈\[-T_{\max }^{\′},-T_{\min }^{\′}\]\end{array}\right.\end{array}$

其中，b_i(i＝0～m(n+1)-1-((m-1)n+3))为控制点纵坐标，即设计变量；

(6)选用多岛遗传算法计算步骤(5)得到的优化模型，待满足优化停止条件之后，提取最优目标函数值及对应的最优设计变量；

(7)最后根据(6)中所得的最优设计变量，代入公式(1-1)中求得优化之后的降温曲线形式。

2.根据权利要求1所述的一种平板裂缝天线真空钎焊过程中降温曲线的优化方法，其特征在于，步骤(6)包括以下步骤：

(61)设定优化参数，优化参数包括每个岛上种群数N_pop、岛屿个数N_island、进化代数N_gene、交叉率R_cross、变异率R_muta、迁移率R_mobi及迁移间隔M_i，并给定初始种群；

(62)当前进化代数gen及当前迁移控制系数k设置为1，即gen＝1,k＝1；

(63)根据种群计算典型温度点对应速率下的热膨胀系数；

(64)判断当前进化代数是否满足迁移间隔条件gen＝k·M_i+1，若满足，则按(61)中设定的迁移率R_mobi进行迁移操作；若不满足，则实行传统的遗传操作；

(65)经过步骤(64)之后在各个岛屿上形成新的种群；

(66)判断当前种群是否满足迭代停止条件，若满足，停止迭代优化；若不满足，则gen＝gen+1,k＝k+1，并返回步骤(63)。