一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法技术

本发明专利技术公开了一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，属于比例电磁铁优化设计领域。该方法采用数值模拟与近似模型相结合的方法，同时考虑了比例电磁铁全工况条件的影响，以电磁力整体平均值和电磁力整体标准差作为优化目标，并基于近似模型构建出设计变量与优化目标间的函数关系，替代复杂数值仿真模型或物理试验，可以低成本、高效地实施优化，同时以比例电磁铁电磁力水平特性整体优化程度筛选优化解，避免了主观选解的盲目性，能有效提升比例电磁铁电磁力水平特性，提高比例电磁铁产品的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法
本专利技术属于比例电磁铁优化设计领域，具体涉及一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法。
技术介绍
比例电磁铁作为电液比例控制元件的电——机械转换器件，是一种应用十分广泛的自动控制元件，它能使得液流压力和流量连续地、按比例地跟随控制信号而变化，具有成本低廉、结构简单、通用性好、抗污染能力强等优点。为实现比例电磁铁的比例控制特性，要求其具有良好的水平位移——力特性(简称水平特性)，即在衔铁的工作行程内，当工作电流保持稳定时，电磁铁的输出电磁力保持恒定。而目前比例电磁铁电磁力水平特性的优化常常依靠设计者的经验，反复修改结构参数，安排有限数量的参数组合进行实验或数值仿真分析，以挑选性能最佳的参数组合，其优化效率和优化程度低下；另一方面，比例电磁铁电磁力水平特性性能目标、约束与设计变量间的关系不能显式表达，优化问题可能是非凸、强非线性的，直接基于系统数值仿真分析的优化亦很难搜索到全局最优解，同时计算分析成本高，使得比例电磁铁电磁力水平特性的提升面临一定挑战。
技术实现思路
<br>为解决上述问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/n步骤1、确定设计参数；/n步骤2、确定约束条件；/n步骤3、定义优化目标函数；/n步骤4、构建设计参数与各优化目标之间的函数关系；/n步骤5、确定比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化数学模型；/n步骤6、求解比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化数学模型，并筛选确定优化设计解。/n

【技术特征摘要】
1.一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、确定设计参数；
步骤2、确定约束条件；
步骤3、定义优化目标函数；
步骤4、构建设计参数与各优化目标之间的函数关系；
步骤5、确定比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化数学模型；
步骤6、求解比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化数学模型，并筛选确定优化设计解。


2.根据权利要求1所述的一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，所述步骤1中的设计参数包括：锥角α、锥半径r1、锥长l1、骨架半径r2、电枢到达最大位移处时的端面间隙l2，比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化问题的设计参数为
X＝(α,r1,l1,r2,l2)。


3.根据权利要求1所述的一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，所述步骤2中约束条件具体为各设计参数的取值范围，即
Xl≤X≤Xu；
其中，Xl为设计参数的下限，Xu为设计参数的上限。


4.根据权利要求1所述的一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，所述步骤3中所述优化目标函数具体为：最大化比例电磁铁电磁力整体平均值最小化比例电磁铁电磁力整体标准差即





5.根据权利要求4所述的一种比例电磁铁电磁力水平特性多目标优化方法，其特征在于，所述电磁力整体平均值电磁力整体标准差的具体计算方法为：
①确定比例电磁铁的工作电流以及衔铁的工作行程范围，工作电流的工作范围记作[ia,id]，衔铁的工作行程记作[xa,xd]，并对工作电流和工作行程构成的全工况平面进行等分离散，进而获得全工况平面内对应的离散工况点(in,xm)，其中in表示为工作电流[ia,id]被等分离散对应的任意工作电流，xm为工作行程范围[xa,xd]被等分离散对应的的任意工作行程；
②通过数值模拟获得在设计参数X下各离散工况点对应的电磁力；
③分别计算在设计参数X下各工作电流相等而工作行程不同的离散工况点的电磁力平均值F(X,in)a，其表达式为其中F(X,in,xm)表示在设计参数X下离散工况点(in,xm)对应的电磁力，f代表工作行程被等分划分的份数；
④计算在设计参数X下比例电磁铁电磁力整体平均值其表达式为其中e代表工作电流被等分划分的份数，kn代表对各工作电流下的电磁力平均值F(X,in)a的加权系数，且0≤kn≤1，
⑤分别计算在设计参数X下各工作电流相等而工作行...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳宇文，刘鹏，邓家福，吴钢，胡林，刘玉玲，涂洪涛，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43