[发明专利]基于Taguchi和BBD的电磁铁多质量特性参数优化设计方法

说明书

本技术方案公开了基于Taguchi和BBD的电磁铁多质量特性参数优化设计方法，涉及电磁铁设计质量领域，其步骤包括：A、选择相关的设计参数利用Taguchi方法进行设计选择出合适的因素设计水平表；B、计算电磁吸引力和温升在Box‑Behnken(BBD)响应面分析提供的正交试验中的每组组合试验的信噪比；C、利用BBD建立与各个因素之间的二次方数学模型并验证该模型的有效性；D、联合电磁吸力最大值和温升最小值为优化指标，得到最佳质量特性参数组合并进行实验验证。本技术方案具有提升计算速度，在时间复杂度和收敛度均优的优点。

技术领域

本技术方案涉及电磁铁设计质量领域，具体涉及电磁铁多质量特性的参数 优化设计方法。

背景技术

电磁铁在自动化生产中被广泛应用,是实现电能—磁能—机械能转化的元 器件，尺寸小、操作简单、价格优惠和推动力低是它主要的优点。以前对电磁 铁的需求并不大，但是随着经济的发展，电磁铁作为自动化控制中重要的一个 元器件，现在众多企业对于电磁铁需求越来越大，对其质量要求也越来越严格。 电磁铁的质量设计是其中关键的部分，这就对电磁铁的设计者和生产者提出了 更高的要求。电磁铁设计阶段的多质量特性是决定电磁铁设计质量优劣的重要 依据。因此在电磁铁设计的过程中要重点控制优化多质量特性这一问题，使电 磁铁的质量处于一个良好的受控状态。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本技术方案提供一种提升计算速度，在时间复 杂度和收敛度均优的基于Taguchi和BBD的电磁铁多质量特性参数优化设计方 法。

本技术方案所采用的技术方案：基于Taguchi和BBD的电磁铁多质量特性 参数优化设计方法，其步骤包括：

A、选择相关的设计参数利用Taguchi方法进行设计选择出合适的因素设计 水平表；

B、计算电磁吸引力和温升在Box-Behnken(BBD)响应面分析提供的正交 试验中的每组组合试验的信噪比；

C、利用BBD建立与各个因素之间的二次方数学模型并验证该模型的有效 性；

D、联合电磁吸力最大值和温升最小值为优化指标，得到最佳质量特性参 数组合并进行实验验证。

所述步骤A中：

根据电磁制动器的本身特性，确定电磁制动器的最大电磁力和温升两个相 互关联的质量特性作为分析对象，其中最大电磁力为望大特性，温升为望小特 性；

结合电磁铁参数分析，选择铁枢内直径，线圈宽度,线轴高度，漆包线直径 作为Taguchi正交实验的可控因素；

根据如下的三水平制定公式计算各影响因素的水平值：

其中，ε₁、∈₂、∈₃分别代表可控因子的三个水平值；∈为各因子的中心水平 值；θ为各因子标准差，取θ＝0.1∈。

所述步骤B包括：

B1、利用Taguchi和BBD分析将这两个质量特性进行关联，得到最佳的参 数设计优化组合。

B2、采用最坏条件N1和标准条件N2进行分析；通过JMAG仿真模拟获 取BBD响应面分析的正交设计组合中这质量特性值并将其转换为对应的SNR 值；(1)望小特性信噪比公式为：

(2)望大特性信噪比公式为：

(3)望目特性信噪比公式为: