Дослідження доцільності застосування генетичного алгоритму для задач електроакустики

Abstract

У даній статті розглянуто адаптацію та застосування генетичного алгоритму для знаходження параметрів моделі електродинамічного перетворювача. Розглянуто переваги та недоліки даного методу порівняно із класичними методом ідентифікації із застосуванням доданої маси. Представлено виведення функції пристосованості для оцінки ідентифікованих параметрів що може також бути використана для ідентифікації інших типів електроакустичних перетворювачів. Було розглянуто теорію, що лежить в основі генетичних алгоритмів, і показано, як генетичні алгоритми працюють, збираючи найкращі рішення з невеликих структурних елементів, що володіють чудовими якостями. Далі було розібрано відмінності між генетичними і традиційними алгоритмами, в тому числі підтримку популяції рішень і використання генетичного уявлення рішень. Після цього було описано сильні сторони генетичних алгоритмів, що включають можливість глобальної оптимізації і застосовність до завдань зі складним математичним представленням або взагалі без представлення і стійкість до шуму. Також були освітлені недоліки: необхідність спеціальних визначень і налаштування гіперпараметрів, небезпеки передчасної збіжності. На закінчення перераховано ситуації, коли застосування генетичних алгоритмів може дати перевагу. Цей алгоритм не прив’язаний до конкретної інженерної чи наукової галузі, що робить його універсальним, рівною мірою він використовується і в генетиці і у комп’ютерних науках. За допомогою генетичного алгоритму було визначено параметри та порівняно їх з більш класичним для акустики методом доданої маси. Порівняльна таблиця у роботі ілюструє високу точність генетичного алгоритму у порівнянні з методом доданої маси. В ході роботи над практичною частиною, також щоб покращити поведінку моделі на частотах вищих за резонансну, було вирішено ускладнити модель електричної підсистеми перетворювача та увести додаткові параметри: паралельний опір та паралельну індуктивність. Ускладнена модель, як наслідок, почала краще відповідати виміряним значенням у всій частотній області, а отже є більш точною. Це є прикладом зручності використання генетичного алгоритму при переході від ідентифікації однієї моделі зі специфічними параметрами до іншої. Результати даної роботи доводять, що використання генетичного алгоритму є доцільним для вирішення задач електроакустики адже його використання дозволяє швидко експериментувати та ідентифікувати більш складні моделі для яких метод доданої маси не може бути застосованим. Також, у перспективі, генетичний алгоритм може бути застосований для ідентифікації моделей перетворювачів у часовій області, наприклад, нелінійних моделей електродинамічних перетворювачів або моделей у фазовому просторі, що є предметом майбутніх досліджень.

Keywords

• генетичний алгоритм
• електродинамічний перетворювач
• ідентифікація моделі
• метод доданої маси
• метод підбору параметра BL