东南大学黄丽斌获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利基于改进NSGA-II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120470642B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510665640.2,技术领域涉及:G06F30/10;该发明授权基于改进NSGA-II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法是由黄丽斌;辛晓璐设计研发完成,并于2025-05-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于改进NSGA-II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于改进NSGA‑II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法,首先建立硅微谐振式加速度计结构尺寸优化模型,利用改进的NSGA‑II求解多目标优化问题,所述多目标优化问题至少包括佳点集种群初始化、种群初始筛选、快速非支配排序、拥挤距离计算、选择、自适应交叉和柯西变异、局部搜索步骤,算法经过若干次迭代后,得到一个接近真实Pareto前沿的解集,通过权衡加速度计结构的性能指标与鲁棒性,决策者可根据需要从中选取解作为优化方案,并将该解代入加速度计结构进行有限元仿真验证。本发明兼顾硅微谐振式加速度计的质量块工作模态频率、标度因数和谐振器基频,充分协调质量块工作模态频率和标度因数做到最优折中处理;对NSGA‑II做出的改进扩展了种群分布范围并使解集分布更均匀。
本发明授权基于改进NSGA-II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法在权利要求书中公布了:1.基于改进NSGA-II的硅微谐振式加速度计多目标优化方法,其特征在于,至少包括如下步骤: S1:建立硅微谐振式加速度计结构尺寸多目标优化模型,所述模型至少包括目标函数、约束条件和决策变量,其中,所述模型的目标函数为: =max{质量块工作模态频率}; =max{标度因数}; 所述模型的约束条件为: ≤谐振器基频≤; 其中为谐振器基频目标范围下界,为谐振器基频目标范围上界; 所述模型的决策变量均为硅微谐振式加速度计结构的几何参数; 所述模型的目标函数中,质量块工作模态频率的获得方式具体如下: S11:计算加速度计支承梁沿敏感轴方向的刚度 其中,为硅的杨氏模量,为支承梁宽度,为支承梁长度,为结构层厚度; S12:计算杠杆轴向输出刚度 其中,为谐振梁长度,为谐振梁宽度,为杠杆输出梁长度,为杠杆输出梁宽度; S13:计算加速度计杠杆输入刚度: ; 其中,为杠杆输出力臂长度,为杠杆输入力臂长度; S14:质量块工作模态频率为: ; 其中,为质量块质量; 所述模型的目标函数中,标度因数的获得方式具体如下: S11':计算杠杆支点梁轴向刚度、杠杆支点梁转动刚度和杠杆输出端转动刚度: ; 其中,为支点梁宽度,为支点梁长度; S12':计算杠杆理论放大倍数: ; 其中,为杠杆输出力臂长度; S13':计算杠杆系统对输入惯性力的放大倍数: ; 其中,为杠杆理论放大倍数; S14':标度因数为: ; 其中为质量块有效面积,为梳齿区域总面积,为硅密度; S2:基于改进的NSGA-II对硅微谐振式加速度计结构尺寸进行优化,所述优化过程以提高步骤S1所述模型的目标函数值为目的,在约束条件的限制下,至少经过佳点集种群初始化、初始筛选、快速非支配排序、拥挤距离计算、选择、自适应交叉、柯西变异和局部搜索步骤,得到Pareto前沿;所述局部搜索为将种群中的边界点和稀疏点作为搜索中心进行局部搜索操作; S3:通过步骤S2得到的Pareto前沿,决策者根据需求选取优化解作为最终的优化方案,并将该解代入加速度计结构尺寸,进行有限元仿真验证,若验证结果不符合设计要求,则重复步骤S2和步骤S3;若验证结果符合设计要求,则完成尺寸的多目标优化。
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