[发明专利]一种比例电磁铁电磁力线性特性优化方法

权利要求书

1.一种比例电磁铁电磁力线性特性优化方法，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、定义电流与电磁力间的复相关系数R²作为优化目标；

步骤4、构建设计参数与优化目标之间的函数关系；

步骤5、确定比例电磁铁电磁力线性特性优化数学模型；

步骤6、求解比例电磁铁电磁力线性特性优化数学模型，得出优化设计解。

2.根据权利要求1所述的一种比例电磁铁电磁力线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤1中设计参数包括：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，比例电磁铁电磁力线性特性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线性特性优化方法，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

X_l≤X≤X_u，

其中，X_l为设计参数的下限，X_u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线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤3中电流与电磁力间的复相关系数R²具体计算方法为：

3.1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[i_a,i_d]，衔铁的工作行程记作[x_a,x_d]，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(i_n,x_m)，其中i_n表示为工作电流[i_a,i_d]被等分离散对应的任意工作电流，x_m为工作行程范围[x_a,x_d]被等分离散对应的的任意工作行程；

3.2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；

3.3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,i_n)_a，得到系列电流与电磁力线性回归样本点(i_n,F(X,i_n)_a)，其中

式中F(X,i_n,x_m)表示设计参数X下离散工况点(i_n,x_m)对应的电磁力，f代表工作行程被等分划分的份数；

3.4采用最小二乘法对样本点(i_n,F(X,i_n)_a)进行线性回归，得出复相关系数R²(X)。

5.根据权利要求1所述的一种比例电磁铁电磁力线性特性优化方法，其特征在于，所述步骤4构建设计参数与优化目标之间的函数关系具体方法为：

4.1采用最优拉丁超立方试验设计方法对设计空间进行采样，得到样本点集A；

4.2通过数值模拟获得样本点集A中各样本点对应离散工况点的电磁力，进一步计算得出对应的复相关系数R²，构成响应点集B；

4.3分别采用径向基函数模型、神经网络模型、Kriging模型以及二次多项式模型对以样本点集A和响应点集B为样本的数据进行插值或拟合，构建设计参数X与复相关系数R²之间的函数关系，并运用留一交叉验证法(Leave-one-out cross-validation,LOOCV)挑选上述精度最高的近似模型作为设计参数与优化目标之间的函数关系R²(X)。