[发明专利]一种基于CMA-ES优化算法设计声学超材料单元的方法

摘要

本发明公开了一种基于CMA‑ES优化算法设计声学超材料单元的方法，该方法将CMA‑ES优化算法和有限元分析方法集合，CMA‑ES优化算法可以对0‑1排布的阵列进行优化，每一个尺寸维度的0‑1阵列，都对应一种声学超材料单元结构，其中，0和1分别代表由空气或光敏树脂构成的声学单元结构的子单元；在优化过程中，每一个声学超材料单元结构的等效折射率和阻抗值可以通过有限元分析方法分析提取，作为CMA‑ES优化算法中适应度函数的变量；通过对适应度函数的值进行优化，最终可以得到最优的、满足设计要求的声学超材料单元结构。该方法可设计出具有较高折射率的声学超材料单元，其折射率远高于现有的二维声学超材料单元，且其阻抗匹配也较理想。

主权项

1.一种基于CMA‑ES优化算法设计声学超材料单元的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据声学超材料单元的设计尺寸确定各个粒子的维度及取值空间，得出样本空间的初始分布，从中选择若干粒子构成父系种群；(2)父系种群中的每个粒子均是0‑1分布的阵列，根据阵列分布在仿真软件中将每个粒子均构建成一个声学单元物理模型，其中，0代表由空气构成的声学单元结构的子单元，1代表由光敏树脂构成的声学单元结构的子单元；(3)对父系种群中的每个声学单元物理模型进行提参，得到其等效折射率和阻抗值，将该等效折射率和阻抗值作为适应度函数的变量求得适应度函数值，根据适应度函数值判断父系种群中是否存在满足目标条件的粒子；如存在，算法停止，如不存在，更新种群，进行迭代算法，直至达到预设的停止条件；(4)最终停止时得到满足条件的粒子，其对应的声学单元物理模型即为符合设计要求的声学超材料单元模型结构。