[发明专利]一种用于回旋器件的多螺线管磁体设计方法

权利要求书

1.一种用于回旋器件的多螺线管磁体设计方法，包括以下步骤：

S1、给定需要的磁场分布[x(i),B0(i)]，x(i)为第i个离散点的位置坐标，B0(i)为第i个离散点对应的磁场强度；

S2、由给定的磁场分布，通过差分计算得到给定磁场沿轴向的梯度分布B1，B1与磁场强度分布B0具有相同数目离散点；

S3、根据给定的磁场分布和磁场沿轴向的梯度分布，确定遗传算法的上下边界即螺线管参数的取值范围，以及适应度函数的权数组S，S为一个长度与B0相同的数组，不同离散点处，加权大小不同；螺线管参数是由M个螺线管的外径R、内径r、长度L、所在位置p组成的4×M矩阵；

S4、根据螺线管参数，通过多目标适应度函数，计算得到适应度值；所述多目标适应度函数表示为：

其中，ε表示给定磁场分布与当前模型磁场分布的差值，δ表示给定磁场沿轴向的梯度分布与当前模型磁场沿轴向的梯度分布的差值，i表示离散点序号，t为给定磁场分布的离散点个数，B1(i)第为第i个离散点对应的磁场沿轴向的梯度分布，A(z_i)为当前模型沿中心轴离散点z_i处的磁场强度，D(z_i)为当前模型沿中心轴离散点z_i处磁场沿轴向的梯度分布，z_i为当前模型沿z轴上选取的第i个坐标点，S(i)为各离散点对应权值；

S5、给定遗传算法的初始种群数，通过MATLAB多目标遗传算法对螺线管参数进行优化，优化结束后，得到当前模型螺线管参数以及磁场分布；若优化结果满足设计需求则完成设计；若优化结果不满足设计需求，则返回步骤S3，根据得到的当前模型的磁场分布进行二次优化，二次优化的加权数组由当前模型的磁场分布与设计需求之间的局部误差决定，在不满足设计需求的位置加大适应度权重，二次优化的上下边界由下式给出：

ParaLow＝(1-k₁)×para；ParaUp＝(1+k₂)×para；k₁,k₂∈(0,0.2) (4)

其中，para为当前模型的螺线管参数，ParaLow代表第二次优化中遗传算法的螺线管参数的取值下限，ParaUp代表螺线管参数的取值上限，k1、k2取值范围为0～0.2。

2.如权利要求1所述的一种用于回旋器件的多螺线管磁体设计方法，其特征在于，S5中所述初始种群数的范围为200～1000。