李 勇 赵新华 安跃军 任明旭（沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870）



基于变权重免疫克隆选择算法的新型力矩电机多目标优化设计

李 勇 赵新华 安跃军 任明旭
（沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870）

摘要针对传统的电机设计方法工作量大、数据处理繁琐和设计偏差大的不足，提出了新型力矩电机的优化设计方法。该方法利用APDL语言对电机进行参数化建模并进行有限元分析，在此基础上以Matlab为平台同Ansys实现数据连通，将目标“角度-转矩”曲线分解为多个基于差值二次方的目标函数，建立了基于聚合函数的新型力矩电机多目标优化模型。通过分析各个目标函数的权重，同时根据所得曲线中各部分拟合的难易程度，确定变权重机制，与免疫克隆选择算法（ICSA）相结合，提出了变权重免疫克隆选择算法（VW-ICSA），用VW-ICSA对上述模型进行求解，对该电机的参数进行优化。仿真结果表明，优化的结果更符合设计的要求，人工处理数据的工作量大大减少。

关键词：新型力矩电机 参数化建模 多目标优化设计 变权重免疫克隆选择算法

国家自然科学基金（61102124）和辽宁省教育厅科学技术研究一般项目（L2015387）资助。

Multi-Objective Optimal Design of New-Type Torque Motor Based on Variable Weight Immune Colonial Selection Algorithm

Li Yong Zhao Xinhua An Yuejun Ren Mingxu
（College of Electrical Engineering Shenyang University of Technology Shenyang 110870 China）

Abstract Aiming at the problems of the immense data processing and large design error about the traditional motor design method, an optimal design method for the new-type torque motor is proposed. In this method, APDL language is used to perform parameterized modeling and finite element analysis of the new-type torque motor. Matlab is used to realize data transmission with ANSYS software. The objective curve of angle-torque is decomposed into multiple objective functions according to the squared deviations. A multi-objective optimization model of the new-type torque motor is established based on aggregate function. Through analyzing the weight of each objective function and the difficult degree of the curve fitting, the mechanism of weight variation is determined. Combined with the immune clonal selection algorithm (ICSA), variable weight immune clonal selection algorithm (VW-ICSA) is proposed. Then, VW-ICSA is used to identify the proposed model and its parameters. The simulation and experimental results show that the optimization results are more suitable for the design requirements, and the workload of manual data processing is greatly reduced.

Keywords：New-type torque motor, parametric modeling, multi-objective optimization design, variable weight immune colonial selection algorithm

0 引言

操纵负荷系统作为飞行模拟器中重要的组成部分是提供飞行员训练和工程研究的操纵力人感系统，在电动式操纵负荷系统中，驾驶员操纵力的感觉主要由力矩电机提供[1,2]。由于传统的力矩电机，转子电阻高、损耗大以及所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此在电机后端盖上还要装有同轴风扇或离心式风扇，作强迫通风冷却用[3,4]。……