一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计方法及系统与流程

本发明属于电磁兼容与智能优化设计领域，具体涉及一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计方法及系统。

背景技术：

1、在电子设备屏蔽腔体的通风孔阵设计中，通常需要兼顾电磁屏蔽性能与散热通风能力。现有技术在进行多拓扑孔阵优化时，往往将方形、圆形等不同孔型作为普通连续变量输入神经网络，难以准确表征离散拓扑结构与连续几何参数之间的复杂非线性耦合关系，导致代理模型对宽频带屏蔽效能的预测精度不足；同时，现有的智能优化方法多采用纯数据驱动模式，缺乏对面板尺寸、孔间距等物理制造约束的动态校验机制，容易生成孔洞重叠、越界或不可加工的无效结构，导致优化结果在实际工程中无法落地。因此，急需一种能够在统一框架下高精度预测多拓扑电磁响应并保证优化结构物理可行性的设计方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计方法及系统，实现了在统一设计空间内对多种孔阵拓扑的高精度电磁响应预测与工程可行的帕累托最优解搜索。

2、本发明提供一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计方法，包括：

3、获取候选孔阵结构的离散拓扑变量和连续几何变量；

4、通过拓扑感知代理模型对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行处理，得到所述候选孔阵结构在预设频带内的电磁响应预测结果；其中，所述拓扑感知代理模型通过可学习的离散特征映射将所述离散拓扑变量转换为拓扑特征，并将所述拓扑特征与所述连续几何变量对应的几何特征进行融合后提取耦合特征，基于所述耦合特征输出所述电磁响应预测结果；

5、基于所述连续几何变量和预设的面板物理约束，动态计算所述候选孔阵结构的阵列排布参数，并基于所述阵列排布参数确定有效通风面积；

6、以所述有效通风面积和所述电磁响应预测结果对应的屏蔽效能指标为优化目标，对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行多目标优化迭代，直至满足预设终止条件，输出帕累托最优解集，完成通风屏蔽孔阵优化设计。

7、所述基于所述连续几何变量和预设的面板物理约束，动态计算所述候选孔阵结构的阵列排布参数，并基于所述阵列排布参数确定有效通风面积，包括：基于面板有效窗口尺寸和所述连续几何变量对应的孔单元占用尺度，计算单方向可布置孔数，并对所述单方向可布置孔数进行整数化处理，得到所述阵列排布参数；基于所述候选孔阵结构对应的单孔有效开孔面积和所述阵列排布参数指示的总孔数，计算得到所述有效通风面积。

8、所述连续几何变量包括主孔径尺寸和孔间距，所述阵列排布参数包括单方向可布置孔数；所述基于面板有效窗口尺寸和所述连续几何变量对应的孔单元占用尺度，计算单方向可布置孔数，并对所述单方向可布置孔数进行整数化处理，得到所述阵列排布参数，包括：通过如下公式计算所述单方向可布置孔数：；其中，为所述面板有效窗口尺寸，为所述主孔径尺寸，为所述孔间距，为孔阵拓扑编号，表示向下取整操作；所述基于所述候选孔阵结构对应的单孔有效开孔面积和所述阵列排布参数指示的总孔数，计算得到所述有效通风面积，包括：当所述孔阵拓扑编号对应方形孔阵时，所述有效通风面积；当所述孔阵拓扑编号对应圆形孔阵时，所述有效通风面积；当所述孔阵拓扑编号对应菱形孔阵时，所述有效通风面积。

9、所述拓扑感知代理模型包括拓扑嵌入模块、几何特征投影模块、特征拼接层和残差网络骨干；所述通过拓扑感知代理模型对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行处理，得到所述候选孔阵结构在预设频带内的电磁响应预测结果，包括：通过所述拓扑嵌入模块对所述离散拓扑变量进行映射，得到所述拓扑特征；通过所述几何特征投影模块对所述连续几何变量进行投影，得到所述几何特征；通过所述特征拼接层将所述拓扑特征和所述几何特征进行拼接，得到初始融合特征；将所述初始融合特征输入所述残差网络骨干进行特征提取，得到所述耦合特征，并基于所述耦合特征输出所述电磁响应预测结果。

10、所述拓扑嵌入模块包含可学习嵌入矩阵，所述离散拓扑变量为孔阵拓扑编号，所述拓扑嵌入模块将所述孔阵拓扑编号映射为预设第一维度的所述拓扑特征；所述几何特征投影模块包含线性投影层，所述几何特征投影模块对标准化处理后的所述连续几何变量进行线性投影，得到预设第二维度的所述几何特征；所述残差网络骨干由多个级联的残差块构成，每个所述残差块的计算形式为，其中为所述残差块的输入特征，为所述残差块的输出特征，表示依次经过线性层、层归一化层、激活函数层和随机失活层的残差路径处理。

11、所述屏蔽效能指标为所述预设频带内的最差屏蔽效能，所述最差屏蔽效能为所述预设频带内各采样频率点对应的屏蔽效能的最小值；所述以所述有效通风面积和所述电磁响应预测结果对应的所述屏蔽效能指标为所述优化目标，对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行多目标优化迭代，包括：以最大化所述有效通风面积和最大化所述最差屏蔽效能为双优化目标，采用非支配排序遗传算法对包含所述离散拓扑变量和所述连续几何变量的种群个体进行演化迭代。

12、所述采用非支配排序遗传算法对包含所述离散拓扑变量和所述连续几何变量的所述种群个体进行演化迭代，包括：在交叉和变异操作中，对所述离散拓扑变量采用取整或最近邻映射方式生成子代离散变量；对所述连续几何变量采用算术交叉和高斯变异生成子代连续变量，所述算术交叉的公式为：；；其中，和为交叉生成的子代连续变量，和为参与交叉的父代连续变量，为预设交叉系数；在生成所述子代离散变量和所述子代连续变量后，执行边界裁剪操作，以使裁剪后的变量满足预设的制造范围约束。

13、在所述获取候选孔阵结构的所述离散拓扑变量和所述连续几何变量之前，所述方法还包括：对所述离散拓扑变量进行分层枚举，并对所述连续几何变量进行拉丁超立方采样，生成初始样本数据库；其中，对所述连续几何变量进行拉丁超立方采样，包括：将所述连续几何变量归一化至二维参数空间，在归一化后的所述二维参数空间内生成均匀分布的采样点，以构建所述初始样本数据库中的初始候选结构。

14、本技术还提供了一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计系统，所述系统包括：参数获取模块，用于获取候选孔阵结构的离散拓扑变量和连续几何变量；电磁响应预测模块，用于通过拓扑感知代理模型对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行处理，得到所述候选孔阵结构在预设频带内的电磁响应预测结果；其中，所述拓扑感知代理模型通过可学习的离散特征映射将所述离散拓扑变量转换为拓扑特征，并将所述拓扑特征与所述连续几何变量对应的几何特征进行融合后提取耦合特征，基于所述耦合特征输出所述电磁响应预测结果；物理约束映射模块，用于基于所述连续几何变量和预设的面板物理约束，动态计算所述候选孔阵结构的阵列排布参数，并基于所述阵列排布参数确定有效通风面积；多目标优化模块，用于以所述有效通风面积和所述电磁响应预测结果对应的屏蔽效能指标为优化目标，对所述离散拓扑变量和所述连续几何变量进行多目标优化迭代，直至满足预设终止条件，输出帕累托最优解集。

15、上述系统通过模块化架构实现了与方法相对应的技术功能，便于在工程实践中部署与应用。

16、所述系统包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方案所述的方法。

17、本发明公开了一种多拓扑通风屏蔽孔阵的优化设计方法及系统，通过拓扑感知代理模型中的可学习离散特征映射机制，将离散的孔阵拓扑转化为高维潜在特征并与连续几何特征深度融合，克服了传统方法将拓扑编号简单视为连续变量导致的建模误差，显著提升了对多拓扑混合孔阵宽频带电磁响应的预测精度；通过引入基于面板物理约束的动态映射机制，在优化搜索过程中实时计算阵列排布参数并进行整数化校验，从根本上保证了所有候选结构均满足几何边界与制造工艺约束，消除了纯数据驱动优化产生不可制造结构的弊端；结合以有效通风面积和频带内最差屏蔽效能为双目标的优化策略，能够在统一框架下高效获得兼顾散热性能与全频带屏蔽可靠性的帕累托最优解集，大幅降低了多拓扑通风屏蔽孔阵逆向设计的试错成本与计算耗时。