[发明专利]一种基于多策略粒子群算法的电磁斥力机构优化设计方法

权利要求书

1.一种基于多策略粒子群算法的电磁斥力机构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别将目标电磁斥力机构的线圈匝数、线圈高度、线圈厚度、金属盘厚度、储能电容容量和充电电压作为待优化参数，根据至少一个待优化参数建立开关触头的运动位移优化目标函数和开关触头的运动速度峰值优化目标函数；

S2、根据目标电磁斥力机构的开关触头运动约束条件，将开关触头的运动位移作为变量，采用惩罚函数法构建第一目标函数；根据能量转换效率，将开关触头的运动速度峰值作为变量建立第二目标函数；

S3、根据线性加权法将第一目标函数和第二目标函数构造为适应度函数；

S4、将待优化参数分别对应为搜索空间中的种群粒子，采用粒子群算法对适应度函数进行求解，得到适应度函数的最优取值，完成电磁斥力机构优化设计；

步骤S2中根据目标电磁斥力机构的开关触头运动约束条件，将开关触头的运动位移作为变量，采用惩罚函数法所构建的第一目标函数的表达式为：

其中f₁为第一目标函数；s为目标电磁斥力机构的开关触头2毫秒时的运动位移；σ_j为惩罚因子；g_j为惩罚函数；j＝1，2；

根据能量转换效率，将开关触头的运动速度峰值作为变量所建立的第二目标函数的表达式为：

其中f₂为第二目标函数；m为开关运动部分的质量；v为开关触头的最大运动速度；C为储能电容容量；U为储能电容的充电电压。

2.根据权利要求1所述的基于多策略粒子群算法的电磁斥力机构优化设计方法，其特征在于，所述步骤S1中根据至少一个待优化参数建立开关触头的运动位移优化目标函数和开关触头的运动速度峰值优化目标函数的具体方法为：

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的线圈匝数建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₁和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₁¹：

y₁＝0.1036x₁+7.083

y₁¹＝0.1892x₁+1.938

其中10≤y₁≤14；x₁为线圈匝数，18≤x₁≤32；

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的线圈高度建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₂和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₂¹：

其中10≤y₂≤14；x₂为线圈高度，5≤x₂≤20；

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的线圈厚度建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₃和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₃¹：

y₃＝10.53sin(0.341x₃+0.4548)

y₃¹＝7.04sin(0.3733x₃+0.5032)

其中10≤y₃≤14；x₃为线圈厚度，1≤x₃≤3；

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的金属盘厚度建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₄和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₄¹：

其中10≤y₄≤14；x₄为金属盘厚度，10≤x₄≤40；

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的储能电容容量建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₅和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₅¹：

y₅＝0.001472x₅+2.494

y₅¹＝0.001167x₅+1.121

其中10≤y₅≤14；x₅为储能电容容量，1000≤x₅≤6800；

采用控制变量法基于目标电磁斥力机构的充电电压建立开关触头2毫秒时的运动位移优化目标函数y₆和开关触头2毫秒时的运动速度峰值优化目标函数y₆¹：

y₆＝0.01148x₆-6.308

y₆¹＝0.00785x₆-4.187

其中10≤y₆≤14；x₆为充电电压，800≤x₆≤1600。