(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929175.5 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 陈昊　王梓丞　陈岑　叶雪荣　 翟国富　康锐　 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 王恒 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种磁保持极化继电器全寿命周期稳健参 数寻优方法 (57)摘要 一种磁保持极化继电器全寿命周期稳健参 数寻优方法， 涉及一种继电器稳健参数寻优方 法。 分析非线性各向异性永磁体的实际工作点， 计算得到磁偶极子的矢量化信息和永磁体局部 磁滞回线模型； 建立虚拟样机模型； 以吸反力配 合特征和分断动能为内核， 分析性能特征和质量 一致性的形成机制， 建立多目标稳健参数设计模 型； 改进差分进化算法； 对多目标稳健参数设计 模型进行迭代 寻优， 生产批次虚拟样机模型进行 验证。 充分考虑非线性各向异性永磁体充退磁过 程中的局部磁滞效应， 通过建立综合考虑磁保持 极化继电器全寿命周期的多目标稳健参数设计 模型， 并通过改进的多目标差分进化算法进行寻 优， 提升综合 性能， 改善质量 一致性。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115203859 A 2022.10.18 CN 115203859 A 1.一种磁保持极化继电器全寿命周期稳健 参数寻优方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 分析磁保持极化继电器中非线性各向异性永磁体的实际工作点， 基于实际工作点 使用Stoner ‑Wahlfarth方法计算得到永磁体的磁偶极子的矢量化信息， 将矢量化信息带入 Preisach方法计算得到永磁 体局部磁滞回线模型； S2、 将局部磁滞回线代入FLUX电磁系 统样机模型， 计算得到磁保持极化继电器电磁吸 力和磁链， 同时在ADAMS中建立触簧系统机械反力计算模型， 在MATLAB/Simulink通过数据 接口将吸力传递给动力学软件开展动作过程分析， 实现磁保持极化 继电器虚拟样机模型的 建立； S3、 基于S2建立的磁保持极化继电器虚拟样机模型， 以吸反力配合特征和分断动能为 内核， 分析磁保持极化继电器性能特征和质量一致性的形成机制， 据此建立多目标稳健参 数设计模型； 提出0V吸力曲线形态系数δ， 0≤δ≤1， 形态系数δ与0V电磁吸力曲线的凹凸度成反比， 由公式(5)来表示： 其中， (1‑η1a)·mFa为0V电磁吸力内接矩形最大值， 其中， s＝P0/P,P0为永磁体截面积， P为气隙总截面积, μr＝ μ/ μ0， μ为永磁体磁导率， μ0为 真空磁磁导率； η1＝Δ1/Δ1+Δ2， Δ1为左侧工作气隙长度， Δ2为右侧工作气隙长度, 为形 状因子， 是永磁等效内磁导与气隙磁导之比； 采用公式(6)所示的分断动能来量化表征分断速度， 通过提升分断动能改善磁保持极 化继电器的电寿命： 其中， ψ是继电器线圈磁链， U、 i、 R分别是继电器线圈电压、 电流和电阻， α、 ω分别是衔 铁角位移和角速度， Ebreak是继电器分断动能， J是衔铁部分的转动惯量， ρ 是质量分布连续钢 体的密度， r是转动钢体的转矩， dV是质量分布连续钢体的体积元， Fatr(t)是相应时间的吸 力值， Fcon(t)是相应时间的反力值， Δl为弹性簧片的位移， ψ0、 α0分别是t＝0时刻的线圈磁 链和衔铁位移；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203859 A 2S4、 考虑到S3中多目标 稳健参数设计模型的需求， 采用改进的多目标差分进化 算法； 采用公式(7)和 公式(8)占优种群与非占优种群不同的变异个数和变异策的多种群策 略： 其中， nMut为该个体变异交叉个体数， N为总的种群个数， G为当前种群代数， Gmax为种群 最大代数， l 为常数， l≥1； 基于小生 境思想对当前种群所有个 体的密集 程度进行分析与计算， 如公式(9)所示： 其中， 为当前代最优种群， Ht(i)为最优种群中i号个体的小生境适应度， u(d(i,j)) 为当前代的最优种群中i号个体的小生境密集程度， d(i,j)为前代的最优种群中i号个体和 j号个体的距离， 为小生境半径； S5、 基于S4中改进 的多目标差分进化算法， 对S3中多目标稳健参数设计模型进行迭代 寻优， 得到最优稳健参数设计组合， 并使用蒙特卡洛生产批次虚拟样机模型， 验证磁保持极 化继电器性能特 征的提升幅度是否符合设计要求。 2.根据权利要求1所述的一种磁保持极化继电器全寿命周期稳健参数寻优方法， 其特 征在于： 所述S1 中基于实际工作点使用Stoner ‑Wahlfarth方法计算得到永磁体的磁偶极子 的矢量化信息的具体步骤 包括： 单轴单畴磁性 微粒的磁特性由公式(1)来表示： E＝Kvsin2θ‑μ0MSH cos( τ‑θ )    (1) 由公式(1)可知工作点对应的磁偶极子 矢量方向由公式(2)求得： 式中， E为单轴单畴磁性 微粒的自由能密度， Kv为单轴单畴磁性 微粒的各向异性磁系数， MS为工作点对应的磁化强度， H为外加磁场的场强， τ 为外加磁场与易磁化方向的夹角，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203859 A 3