[發明專利]基于Taguchi和BBD的電磁鐵多質量特性參數優化設計方法

在審

• 申請號: 202110568139.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113312768A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 龐繼紅;張楠;周鴻勇;羅中倫;徐安察;李勇
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院;溫州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 林益建

本技術方案公開了基于Taguchi和BBD的電磁鐵多質量特性參數優化設計方法，涉及電磁鐵設計質量領域，其步驟包括：A、選擇相關的設計參數利用Taguchi方法進行設計選擇出合適的因素設計水平表；B、計算電磁吸引力和溫升在Box?Behnken(BBD)響應面分析提供的正交試驗中的每組組合試驗的信噪比；C、利用BBD建立與各個因素之間的二次方數學模型并驗證該模型的有效性；D、聯合電磁吸力最大值和溫升最小值為優化指標，得到最佳質量特性參數組合并進行實驗驗證。本技術方案具有提升計算速度，在時間復雜度和收斂度均優的優點。

技術領域

本技術方案涉及電磁鐵設計質量領域，具體涉及電磁鐵多質量特性的參數 優化設計方法。

背景技術

電磁鐵在自動化生產中被廣泛應用,是實現電能—磁能—機械能轉化的元 器件，尺寸小、操作簡單、價格優惠和推動力低是它主要的優點。以前對電磁 鐵的需求并不大，但是隨著經濟的發展，電磁鐵作為自動化控制中重要的一個 元器件，現在眾多企業對于電磁鐵需求越來越大，對其質量要求也越來越嚴格。 電磁鐵的質量設計是其中關鍵的部分，這就對電磁鐵的設計者和生產者提出了 更高的要求。電磁鐵設計階段的多質量特性是決定電磁鐵設計質量優劣的重要 依據。因此在電磁鐵設計的過程中要重點控制優化多質量特性這一問題，使電 磁鐵的質量處于一個良好的受控狀態。

發明內容

為了克服背景技術的不足，本技術方案提供一種提升計算速度，在時間復 雜度和收斂度均優的基于Taguchi和BBD的電磁鐵多質量特性參數優化設計方 法。

本技術方案所采用的技術方案：基于Taguchi和BBD的電磁鐵多質量特性 參數優化設計方法，其步驟包括：

A、選擇相關的設計參數利用Taguchi方法進行設計選擇出合適的因素設計 水平表；

B、計算電磁吸引力和溫升在Box-Behnken(BBD)響應面分析提供的正交 試驗中的每組組合試驗的信噪比；

C、利用BBD建立與各個因素之間的二次方數學模型并驗證該模型的有效 性；

D、聯合電磁吸力最大值和溫升最小值為優化指標，得到最佳質量特性參 數組合并進行實驗驗證。

所述步驟A中：

根據電磁制動器的本身特性，確定電磁制動器的最大電磁力和溫升兩個相 互關聯的質量特性作為分析對象，其中最大電磁力為望大特性，溫升為望小特 性；

結合電磁鐵參數分析，選擇鐵樞內直徑，線圈寬度,線軸高度，漆包線直徑 作為Taguchi正交實驗的可控因素；

根據如下的三水平制定公式計算各影響因素的水平值：

其中，ε₁、∈₂、∈₃分別代表可控因子的三個水平值；∈為各因子的中心水平 值；θ為各因子標準差，取θ＝0.1∈。

所述步驟B包括：

B1、利用Taguchi和BBD分析將這兩個質量特性進行關聯，得到最佳的參 數設計優化組合。

B2、采用最壞條件N1和標準條件N2進行分析；通過JMAG仿真模擬獲 取BBD響應面分析的正交設計組合中這質量特性值并將其轉換為對應的SNR 值；(1)望小特性信噪比公式為：

(2)望大特性信噪比公式為：

(3)望目特性信噪比公式為: