蒙皮天线是一种将射频元件、天线阵和传感元件集成到一起的新型结构功能一体化天线,其设计通常基于机械、电磁软件的仿真分析。本文针对目前蒙皮天线设计中存在的两个问题进行研究:一是蒙皮天线的设计缺乏机电协同的快速优化设计方法。当前蒙皮天线的设计是将天线的电性能和力学性能彼此分开考虑的,设计人员分别采用力学仿真软件和电磁仿真软件进行独立仿真设计,这往往导致蒙皮天线无法同时满足力学和电学性能指标,而且仿真软件调用次数多,耗时长;二是蒙皮天线的设计缺乏考虑不确定因素影响的稳健优化设计方法。蒙皮天线的加工制造过程中不可避免的存在一些不确定因素,例如加工制造误差、材料属性偏差等,然而目前的蒙皮天线设计方法常常忽略这些不确定因素的影响,把蒙皮天线的设计问题当作确定性优化问题进行求解,从而使天线电性能对不确定因素的变化较为敏感。这些不确定因素的微小扰动,可能导致天线电性能的恶化,甚至无法满足工作需求。为了解决上述两个问题,本文提出两种并行贝叶斯优化算法,并将其应用于蒙皮天线的机电协同优化设计和稳健优化设计。本文的具体研究工作如下:(1)提出了两种并行贝叶斯优化算法:第一种是集成伪期望提高准则的并行贝叶斯优化算法,该算法将传统贝叶斯优化的单点迭代优化改进为多点并行迭代优化,可在很大程度上提高算法的优化效率;第二种是集成信赖域的伪期望并行贝叶斯优化算法,该算法在第一种并行贝叶斯算法的基础上引入信赖域,对设计变量的搜索空间进行自动更新,从而可以进一步提高算法的优化效率。详细叙述了本文所提的两种并行贝叶斯优化算法的理论和具体实现过程,并利用数值算例和天线单元设计实例,将本文所提出的算法与现有的算法进行对比。结果表明,本文算法相比于现有的算法具有更高的优化效率和准确性。(2)建立了蒙皮天线机电协同优化的数学模型,提出了蒙皮天线防护层和天线层的机电协同优化的设计思路,然后将本文所提算法应用于两种蒙皮天线的机电协同优化设计,并与现有算法的优化结果进行对比。结果表明,本文算法不仅可获得更好的优化效果,而且可以极大提高蒙皮天线的优化效率。(3)考虑材料属性不确定性以及加工制造误差,建立了基于区间序关系的蒙皮天线稳健优化设计模型。然后将本文所提算法应用于蒙皮天线的稳健设计,形成了基于并行贝叶斯优化的蒙皮天线稳健优化设计算法。最后通过四单元蒙皮天线阵的稳健优化设计验证了本文方法的有效性。(4)开发了一套天线虚拟样机快速优化软件。本文以C++Builder为开发环境,C++为开发语言,开发了一套基于并行贝叶斯优化算法的天线虚拟样机快速优化软件,以便于更好地将本文所提出算法应用于工程设计中。