强电磁场与电子设备间能量耦合时域辨识建模方法研究

Modeling of high intensive electromagnetic field energy coupling to electric devices is the basement of elecromagnetic environment effects assesment and protectinon.Based on practical application and against statistic simulation technology which is an urgent demand of high intensive electromagnetic effects assesment,this subject will study high intensive electromagnetic field energy coupling process via experimental data statistic time domain modeling technolegy.High fitting degree and good generalization time domain statistic medeling&simulating method will be presented by experiment design,modeling optimization and identificating algorithum research.This subject will disclusure regularity of high intensive electromagnetic field energy coupling to electric devices in order to guide electromagnetic protecting engineering design and provide a quick way for high intensive electromagnetic field effects estimation.

电磁场与电子设备之间的能量耦合建模是电子系统电磁环境效应评估与防护设计的基础，本项目立足工程应用，针对强电磁场效应评估急需的统计建模仿真技术，运用系统辨识理论，研究基于实验数据统计的强电磁场能量耦合时域建模方法，通过实验设计、模型优化和辨识算法研究，提出拟合度高、泛化能力强的时域统计建模仿真方法，揭示强电磁场对电子设备的能量耦合规律、指导电磁防护工程设计，为强电磁场效应评估与测预提供快捷手段。

强电磁辐射场能量耦合建模是电磁环境效应研究的重点，为解决现有仿真方法存在的先验知识要求高、计算过程复杂的问题，本项目研究了强电磁场与电子设备间能量耦合时域辨识建模技术。主要研究成果是：（1）提出一种基于实验数据的强电磁场与电子设备间能量耦合时域辨识建模方法，利用实测激励和端口响应数据所反映的黑箱系统动态特征，辨识出传递函数。（2）根据系统辨识要求设计了传导和辐射耦合效应实验，研究了实测宽带信号的降噪方法；针对工程中大量实测电磁辐射源缺乏解析表达式的问题，提出了一种基于BP神经网络的任意实测波形拟合方法及解析表达通式。（3）针对强电磁场效应中的非线性响应预测问题，提出一种改进Hammerstein模型电磁脉冲非线性耦合建模方法，推导了高阶累积量确定Hammerstein记忆深度的过程，通过高阶累积量结合AIC准则确定Hammerstein模型最优阶次，获得了与实测结果一致的仿真结果。（4）研究了递归神经网络优化建模算法，分析了递归神经网络结构及训练算法对建模效果的影响规律，通过对瞬态抑制器件的EMP响应预测实验，验证了该方法的适用性。（5）研究了非线性传递函数线性化建模方法，通过线性拆分，利用带遗忘因子的最小二乘法进行参数估计并求解模型、预测输出；分析了最小二乘常数、遗忘因子等对建模结果的影响，相比于传统非线性辨识方法，该方法有效提高了预测精度。（6）提出复向量拟合法与最小相位法结合的电磁耦合建模方法，用最小相位法重构传递函数相位谱并利用复向量拟合法得到幅频域传递函数的参数模型，避免了常规最小相位法建模误差较大的问题，通过超宽带光纤收发模块建模实验及屏蔽材料电磁脉冲时域屏蔽效果预测实验验证了该方法的正确性。项目研究成果充分结合效应实验，为强电磁场作用下受试设备端口响应预测的工程应用提供了便捷的仿真分析手段。依托本项目发表论文16篇、获计算机著作权登记授权1项、培养硕士生5名。