HFSS應(yīng)用案例：參數(shù)掃描與自動(dòng)優(yōu)化仿真

HFSS參數(shù)掃描與自動(dòng)優(yōu)化仿真

1、HFSS參數(shù)掃描與自動(dòng)優(yōu)化仿真

1.1摘要

在電磁場仿真設(shè)計(jì)過程中，我們通常希望在現(xiàn)實(shí)的模型物理參數(shù)中尋找到更優(yōu)或更合適的設(shè)計(jì)目標(biāo)解，達(dá)到對產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

AnsysHFSS中包含Optimetrics優(yōu)化模塊，它提供了多種優(yōu)化分析工具：

1、Parametric參數(shù)化優(yōu)化；2、Optimization目標(biāo)優(yōu)化；3、Sensitivity敏感度分析；4、Statistical統(tǒng)計(jì)分析；5、Tuning實(shí)時(shí)調(diào)諧；6、DesignofExperiments實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；

Optimetrics允許用戶進(jìn)行自動(dòng)化參數(shù)掃描，實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)諧，根據(jù)確定性能規(guī)格進(jìn)行優(yōu)化，對優(yōu)化模型進(jìn)行靈敏度和統(tǒng)計(jì)分析，6Sigma分析等。

本文采用Ansys2020R2版本電磁軟件產(chǎn)品包，以一個(gè)貼片天線仿真優(yōu)化的例子，來說明在AnsysHFSS中使用參數(shù)掃描與自動(dòng)優(yōu)化仿真方法。

1.2在HFSS仿真中實(shí)現(xiàn)參數(shù)掃描仿真

1、打開ANSYSElectronicsDesktop，建立HFSSproject，根據(jù)貼片天線理論參數(shù)進(jìn)行建模，將希望調(diào)節(jié)的物理量設(shè)置成參數(shù)化，并設(shè)置好模型的材料、激勵(lì)、邊界條件等特性；

2、模型參數(shù)化設(shè)置如下圖示意，將天線模型各尺寸物理量設(shè)置成可調(diào)諧的參數(shù)化，所有建模參數(shù)化參量可在HFSS菜單下DesignProperties里看到；

3、在左側(cè)ProjectManager框中右鍵點(diǎn)擊Optimetrics，并選擇AddParametric；

4、在彈出的菜單SweepDefinitions頁點(diǎn)擊右側(cè)Add按鈕，會出現(xiàn)Add/EditSweep菜單，Variable下拉框中就是我們設(shè)置的參數(shù)化量，我們可選擇對1個(gè)或多個(gè)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化掃描設(shè)置；

5、設(shè)置好選中參數(shù)的掃描范圍和步進(jìn)（Start、Stop、Step），點(diǎn)擊Add完成該參數(shù)掃描的設(shè)置，根據(jù)需要可添加下一個(gè)參數(shù)掃描設(shè)置，然后點(diǎn)擊OK即可完成參數(shù)化掃描設(shè)置，此時(shí)可在ProjectManager框中看到添加的參數(shù)掃描項(xiàng)目；

6、檢查模型設(shè)置無誤后，可右鍵點(diǎn)擊剛才添加的參數(shù)掃描項(xiàng)，選擇Analyze進(jìn)行仿真，或在Simulation菜單中點(diǎn)擊AnalyzeAll開始仿真；

7、仿真完成后，可查看仿真結(jié)果，在Families頁中，默認(rèn)選擇輸出所有掃描參數(shù)的仿真結(jié)果，也可手動(dòng)選擇輸出某個(gè)參數(shù)的仿真結(jié)果，根據(jù)仿真目標(biāo)需求，選擇最符合需求的參數(shù)；

1.3在HFSS仿真中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化仿真

1、建立HFSSproject，建立模型和參數(shù)化模型如上節(jié)1-2點(diǎn)所述；

2、在左側(cè)ProjectManager框中右鍵點(diǎn)擊Optimetrics，并選擇AddOptimization；

3、在彈出的菜單中Optimizer下拉框中可選擇自動(dòng)優(yōu)化的算法，點(diǎn)擊SetupCalculations，在彈出的菜單中選擇自動(dòng)優(yōu)化的目標(biāo)表達(dá)式，點(diǎn)擊AddCalculation確定；

4、在生成的表達(dá)式行中，填寫自動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)的表達(dá)式值及權(quán)重，可設(shè)置多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)；

5、點(diǎn)擊EditVariables，選擇用來做自動(dòng)優(yōu)化的參數(shù)變量；

6、完成后即可開始自動(dòng)優(yōu)化仿真；

7、仿真完成后即可輸出自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果；

1.4結(jié)論

使用仿真手段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代產(chǎn)品研發(fā)的常態(tài)，AnsysHFSS仿真軟件具備多種優(yōu)化分析工具，能夠協(xié)助我們快速進(jìn)行仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)最優(yōu)解，幫助企業(yè)更高效完成更具挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。