基于差异进化算法的数控永磁直线同步电动机优化设计.pdf

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1、·设计与研究·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)10—0012—04基于差异进化算法的数控永磁直线同步电动机优化设计林健，李宏胜，汪木兰(南京工程学院自动化学院先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，南京211167)摘要：在标准差异进化算法(DE)的基础上，提出一种改进的差分进化算法，该算法从动态更新种群、关键参数自适应处理两个方面进行了改进。针对永磁直线同步电动机的特点，运用有限元法精确的求解直线电机内的磁场分布，分别计算边端力和齿槽力后合成得到磁阻力，并将有限元数值分析与DE法相结合，为提高

2、数控系统中直线电动机运行的平稳性，对其磁阻力进行最小优化，具体实例的优化计算结果表明DE算法与有限元结合是电机优化设计领域中一种行之有效的方法。关键词：改进的差异进化算法；永磁直线同步电动机；有限元方法；优化设计中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AOptimizationDesignofNCPMLSMBasedonDEAlgorithmsLINJian，LIHong—sheng，WANGMu·lan(JiangsuKeyLaboratoryofAdvancedNumericalControlTechnology，Au

3、tomationCollege，NanjingInstitu—teofTechnology，Nanjing211167，China)Abstract：Basedonthefundamentaltheoryofdifferentialevolution(DE)AlgorithmsamodifiedDEalgo-rithmispresented，inwhichdynamicupdatingofthepopulationandadaptiveprocessingofkeyparame-tersareconsidered．Forth

4、echaracteristicsofpermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)finiteelementmethod(FEM)isappliedtosolvelinearmotormagneticfieldaccurately，detentforceissynthesizedaftertheendforceandcoggingforcewerecalculated，detentforcegetminimizedtoenhancethesmoothrun-ningofNCPMLSM

5、basedoncombinationoftheFEMandDEalgorithm．Theresultsofthenumericalcalculationshowthatthismethodiseffectiveandcorrectiveinoptimizationdesignofthemotor．Keywords：modifiedDEalgorithm；PMLSM；FEM；optimizationdesign现划痕，从而降低产品质量；同时，推力波动会产生0引言机械振动和噪声，在低速运行时还可能引起共振，这高速加工技术是近十几

6、年来在美国、日本等工会严重恶化伺服性能，例如定位精度等。在保证业发达国家迅速崛起的先进制造技术，能极大地提电机推进力平均值不变的前提下，如何尽可能地减高生产效率和改善零件的加工质量。它除了要求数小力的波动，除了控制上对电机的谐波分量加以补控机床具有高速精密主轴驱动系统外，还要求具有偿外，更为彻底的方法是优化电机结构。这方面的一个反应灵敏、高速轻便的伺服驱动系统。永磁直工作已经有了一些成熟的方法，例如遗传算法。但线同步电动机伺服系统(PMLSM)因为高推力和高响这类算法搜索效率较低，解的波动性大。差异进化应的优点越来越成为现代

7、高速加工中心的首选。算法(DE)是由美国加州大学伯克利大学的Rain然而由于PMLSM自身独有的特点，其空载反电Storn于1994年提出的一种新型无约束直接寻优算动势波形、端部效应、齿槽效应等产生推力波动。推法。相比于遗传算法，DE算法不仅在求解非凸、力波动是影响PMLSM应用的主要原因之一，在要求多峰、非线性函数优化问题中表现出极强的稳健性，精加工的数控机床中，推力波动会导致加工表面出收稿日期：2010—04～16基金项目：江苏省高校自然科学基础研究项目(08KJB460003)；江苏省“六大人才高峰”高层次人才资助项目

8、(2008163)；先进数控技术江苏省高校重点实验室开放基金项目(KXJ07122)作者简介：林健(197l一)，男，江苏南京人，南京工程学院自动化学院副教授，硕士，研究方向为数控机床的伺服控制。(E～mail)zdhxlj@njit．edu．en。2010年第10期·设计与研究·而且还具