搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于相对论返波管的全三维PIC/PSO数值优化研究

王辉辉 蒙林 刘大刚 刘腊群 杨超

引用本文:
Citation:

基于相对论返波管的全三维PIC/PSO数值优化研究

王辉辉, 蒙林, 刘大刚, 刘腊群, 杨超

Numerical optimization study of PIC/PSO for RBWO

Wang Hui-Hui, Meng Lin, Liu Da-Gang, Liu La-Qun, Yang Chao
PDF
导出引用
  • 本文研究了粒子群优化算法(PSO),在全三维粒子模拟(PIC)软件CHIPIC平台上, 设计了PSO优化模块, 成功研制了PIC/PSO代码.接着,研究了多频(包括单频)微波的输出功率特性, 并根据该特性设计了一类目标函数.采用该类型优化目标函数, 分别对单频与双频相对论返波管(RBWO)进行了模拟优化.模拟优化结果显示:随着优化过程的进行, 单频RBWO的频率特性向单频靠近,双频RBWO的频率特性则向等幅双频靠近,它们的输出功率都逐渐增大. 这表明通过控制该类型目标函数参数,该PIC/PSO代码可分别对单频与双频RBWO进行优化.
    In this paper, based on the three-dimensional particle-in-cell (PIC) platform CHIPIC, a module of particle swarm optimization (PSO) is designed, and the code of PIC/PSO is developed. Then, the properties of multi-frequency output power are studied. Based on these properties, a class of optimization object functions is designed. With this PIC/PSO code and this class of object functions, single-frequency and dual-frequency RBWOs are optimized respectively. The optimization results show that both the single-and dual-frequency RBWOs can be optimized successfully with the corresponding object functions.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11175040, 60971034)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11175040, 60971034).
    [1]

    Benford J, Swegle J 1992 High power microwave. Boston: Artech House

    [2]

    Tang Y F, Meng L, Li H L, Zheng L, Yin Y, Wang B 2012 Phys. Script 85 055801

    [3]

    Wang H H, Li H L, Meng L, Liu F 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1000 (in Chinese) [王辉辉, 李海龙, 蒙林, 刘丰 2011 强激光与粒子束 23 1000]

    [4]

    Gao L, Qian B, Ge X 2011 Phys. Plasma 18 103111

    [5]

    Denisov G G, Kuzikov S V, Savilov 2011 A V Phys. Plasmas 18 103102

    [6]

    Wang H H, Liu D G, Meng L, Liu L Q, Yang C, Peng K, Xia M Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 015207 (in Chinese) [王辉辉, 刘大刚, 蒙林, 刘腊群, 杨超, 彭凯, 夏蒙重 2013 物理学报 62 015207]

    [7]

    Xu X, Wei Y, Shen F, Yin H, Xu J, Gong Y, Wang W 2012 Phys. Plasma 19 013113

    [8]

    Tang Y F, Meng L, Li H L, Wang B, Yin Y, Zhang F N 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 2415 (in Chinese) [唐永福, 蒙林, 李海龙, 王彬, 殷勇, 张斐娜 2012 强激光与粒子束 24 2415]

    [9]

    Wang D, Qin F, Chen D, Wen J, Jin X 2011 AIP Advance 1 042156

    [10]

    Shen Y, Guo B, Gu T 2005 Journal of UEST of China 34 696 (in Chinese) [沈艳, 郭兵, 古天祥 2005 电子科技大学学报 34 696]

    [11]

    Kennedy J, Eberhart R C 1995 In Proceedings of the IEEE Neural Networks Conference (IEEE, Perth, 1995), pp 1942–1948

    [12]

    Clerc M, Kennedy J 2002 IEEE transactions on evolutionary computation 6 58

    [13]

    Eberhart R C, Shi Y 2001 In Proceedings of the IEEE Evolutionary Computation Conference (IEEE, Seoul, 2001), pp 81–86

    [14]

    Ho S Y, Lin H S, Liauh W H, Ho S J 2008 IEEE Transactions on systems, man and cybernetics-part A: Systems and humans 38 288

    [15]

    Selleri S, Mussetta M, Prinoli P, Zich R R, Matekovits L 2008 IEEE Transactions on Antennas and Propagation 56 67

    [16]

    Valle Y D, Venayagamoorthy G K, Mohagheghi S, Hernandez J C, Harley R G 2008 IEEE Transactions on Evolutionary Computation 12 171

    [17]

    Kwok N M, Ha Q P, Liu D, Fang G 2009 IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 6 145

    [18]

    Sanchez C C, Pantoja M F, Martin R G 2011 IEEE Transactions on Magnetics 47 4761

    [19]

    Xin B, Chen J, Zhang J, Fang H, Peng Z H 2012 IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics-Part C: Applications and Reviews 42 744

    [20]

    Zhou J, Liu D, Liao C, Li Z 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 2002

    [21]

    Liu F, Meng L, Zhang J, Li H, Song G 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1030 (in Chinese) [刘丰, 蒙林, 张建国, 李海龙, 宋刚永 2012 强激光与粒子束 23 1030]

  • [1]

    Benford J, Swegle J 1992 High power microwave. Boston: Artech House

    [2]

    Tang Y F, Meng L, Li H L, Zheng L, Yin Y, Wang B 2012 Phys. Script 85 055801

    [3]

    Wang H H, Li H L, Meng L, Liu F 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1000 (in Chinese) [王辉辉, 李海龙, 蒙林, 刘丰 2011 强激光与粒子束 23 1000]

    [4]

    Gao L, Qian B, Ge X 2011 Phys. Plasma 18 103111

    [5]

    Denisov G G, Kuzikov S V, Savilov 2011 A V Phys. Plasmas 18 103102

    [6]

    Wang H H, Liu D G, Meng L, Liu L Q, Yang C, Peng K, Xia M Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 015207 (in Chinese) [王辉辉, 刘大刚, 蒙林, 刘腊群, 杨超, 彭凯, 夏蒙重 2013 物理学报 62 015207]

    [7]

    Xu X, Wei Y, Shen F, Yin H, Xu J, Gong Y, Wang W 2012 Phys. Plasma 19 013113

    [8]

    Tang Y F, Meng L, Li H L, Wang B, Yin Y, Zhang F N 2012 High Power Laser and Particle Beams 24 2415 (in Chinese) [唐永福, 蒙林, 李海龙, 王彬, 殷勇, 张斐娜 2012 强激光与粒子束 24 2415]

    [9]

    Wang D, Qin F, Chen D, Wen J, Jin X 2011 AIP Advance 1 042156

    [10]

    Shen Y, Guo B, Gu T 2005 Journal of UEST of China 34 696 (in Chinese) [沈艳, 郭兵, 古天祥 2005 电子科技大学学报 34 696]

    [11]

    Kennedy J, Eberhart R C 1995 In Proceedings of the IEEE Neural Networks Conference (IEEE, Perth, 1995), pp 1942–1948

    [12]

    Clerc M, Kennedy J 2002 IEEE transactions on evolutionary computation 6 58

    [13]

    Eberhart R C, Shi Y 2001 In Proceedings of the IEEE Evolutionary Computation Conference (IEEE, Seoul, 2001), pp 81–86

    [14]

    Ho S Y, Lin H S, Liauh W H, Ho S J 2008 IEEE Transactions on systems, man and cybernetics-part A: Systems and humans 38 288

    [15]

    Selleri S, Mussetta M, Prinoli P, Zich R R, Matekovits L 2008 IEEE Transactions on Antennas and Propagation 56 67

    [16]

    Valle Y D, Venayagamoorthy G K, Mohagheghi S, Hernandez J C, Harley R G 2008 IEEE Transactions on Evolutionary Computation 12 171

    [17]

    Kwok N M, Ha Q P, Liu D, Fang G 2009 IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 6 145

    [18]

    Sanchez C C, Pantoja M F, Martin R G 2011 IEEE Transactions on Magnetics 47 4761

    [19]

    Xin B, Chen J, Zhang J, Fang H, Peng Z H 2012 IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics-Part C: Applications and Reviews 42 744

    [20]

    Zhou J, Liu D, Liao C, Li Z 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 2002

    [21]

    Liu F, Meng L, Zhang J, Li H, Song G 2011 High Power Laser and Particle Beams 23 1030 (in Chinese) [刘丰, 蒙林, 张建国, 李海龙, 宋刚永 2012 强激光与粒子束 23 1030]

  • [1] 李雨晴, 王洪广, 翟永贵, 杨文晋, 王玥, 李韵, 李永东. 品质因数对TM02模相对论返波管工作模式影响. 物理学报, 2024, 73(3): 035202. doi: 10.7498/aps.73.20231577
    [2] 王洪广, 柳鹏飞, 张建威, 李永东, 曹亦兵, 孙钧. 收集极释气对相对论返波管影响的粒子模拟. 物理学报, 2019, 68(18): 185203. doi: 10.7498/aps.68.20190554
    [3] 新波, 张小宁, 李韵, 崔万照, 张洪太, 李永东, 王洪广, 翟永贵, 刘纯亮. 多载波微放电阈值的粒子模拟及分析. 物理学报, 2017, 66(15): 157901. doi: 10.7498/aps.66.157901
    [4] 王洪广, 翟永贵, 李记肖, 李韵, 王瑞, 王新波, 崔万照, 李永东. 基于频域电磁场的微波器件微放电阈值快速粒子模拟. 物理学报, 2016, 65(23): 237901. doi: 10.7498/aps.65.237901
    [5] 赵志刚, 张纯杰, 苟向锋, 桑虎堂. 基于粒子群优化支持向量机的太阳电池温度预测. 物理学报, 2015, 64(8): 088801. doi: 10.7498/aps.64.088801
    [6] 陈茂林, 夏广庆, 毛根旺. 多模式离子推力器栅极系统三维粒子模拟仿真. 物理学报, 2014, 63(18): 182901. doi: 10.7498/aps.63.182901
    [7] 陈兆权, 殷志祥, 陈明功, 刘明海, 徐公林, 胡业林, 夏广庆, 宋晓, 贾晓芬, 胡希伟. 负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟. 物理学报, 2014, 63(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
    [8] 董烨, 董志伟, 周前红, 杨温渊, 周海京. 沿面闪络流体模型电离参数粒子模拟确定方法. 物理学报, 2014, 63(6): 067901. doi: 10.7498/aps.63.067901
    [9] 陈再高, 王建国, 王玥, 朱湘琴, 张殿辉, 乔海亮. 相对论返波管超辐射产生与辐射的数值模拟研究. 物理学报, 2014, 63(3): 038402. doi: 10.7498/aps.63.038402
    [10] 王宇, 陈再高, 雷奕安. 等离子体填充0.14 THz相对论返波管模拟. 物理学报, 2013, 62(12): 125204. doi: 10.7498/aps.62.125204
    [11] 王辉辉, 刘大刚, 蒙林, 刘腊群, 杨超, 彭凯, 夏蒙重. 气体电离的全三维电磁粒子模拟/蒙特卡罗数值研究. 物理学报, 2013, 62(1): 015207. doi: 10.7498/aps.62.015207
    [12] 陈再高, 王建国, 王玥, 乔海亮, 郭伟杰, 张殿辉. 基于粒子模拟和并行遗传算法的高功率微波源优化设计. 物理学报, 2013, 62(16): 168402. doi: 10.7498/aps.62.168402
    [13] 郭帆, 李永东, 王洪广, 刘纯亮, 呼义翔, 张鹏飞, 马萌. Z箍缩装置外磁绝缘传输线全尺寸粒子模拟研究. 物理学报, 2011, 60(10): 102901. doi: 10.7498/aps.60.102901
    [14] 金晓林, 黄桃, 廖平, 杨中海. 电子回旋共振放电中电子与微波互作用特性的粒子模拟和蒙特卡罗碰撞模拟. 物理学报, 2009, 58(8): 5526-5531. doi: 10.7498/aps.58.5526
    [15] 李小泽, 王建国, 童长江, 张 海. 充填不同气体相对论返波管特性的PIC-MCC模拟. 物理学报, 2008, 57(7): 4613-4622. doi: 10.7498/aps.57.4613
    [16] 王东风, 韩 璞. 基于粒子群优化的混沌系统比例-积分-微分控制. 物理学报, 2006, 55(4): 1644-1650. doi: 10.7498/aps.55.1644
    [17] 高 飞, 童恒庆. 基于改进粒子群优化算法的混沌系统参数估计方法. 物理学报, 2006, 55(2): 577-582. doi: 10.7498/aps.55.577
    [18] 卓红斌, 胡庆丰, 刘 杰, 迟利华, 张文勇. 超短脉冲激光与稀薄等离子体相互作用的准静态粒子模拟研究. 物理学报, 2005, 54(1): 197-201. doi: 10.7498/aps.54.197
    [19] 宫玉彬, 张 章, 魏彦玉, 孟凡宝, 范植开, 王文祥. 高功率微波器件中脉冲缩短现象的粒子模拟. 物理学报, 2004, 53(11): 3990-3995. doi: 10.7498/aps.53.3990
    [20] 简广德, 董家齐. 环形等离子体中电子温度梯度不稳定性的粒子模拟. 物理学报, 2003, 52(7): 1656-1662. doi: 10.7498/aps.52.1656
计量
  • 文章访问数:  4793
  • PDF下载量:  615
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-11
  • 修回日期:  2013-03-13
  • 刊出日期:  2013-07-05

/

返回文章
返回