一种圆管内永磁体磁场的优化方法

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1.一种圆管内永磁体磁场的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、磁场优化目标导入：导入圆管的待优化磁场性能指标和圆管内设定基准磁场强度；S2、磁场数据提取：提取圆管的初始数据，所述初始数据为圆管的尺寸、真空状态下的磁导率、真空状态下的电导率以及圆管内永磁体的材料类型、电流密度、布设位置和磁场方向；S3、磁场环境数据提取：提取圆管在历史各监测日内各监测时间点的外部环境数据，外部环境数据包括振动频率、振动幅度和温度；S4、磁场优化模型构建：构建磁场优化评估模型；S5、磁场优化方案设计：基于磁场优化评估模型, 设计磁场优化方案；S6、磁场优化管理：将磁场优化方案反馈至圆管磁场控制终端，进而按照所述磁场优化方案启动磁场调节装置进行磁场处理；所述构建磁场优化评估模型，包括：将待优化磁场性能指标与模型库中各待优化磁场性能指标对应的评定函数进行对比，得到待优化磁场性能指标的匹配评定函数；基于圆管的初始数据，求解待优化磁场性能指标的匹配评定函数，将求解的结果作为第一评定指标；将能耗度作为第二评定指标，将环境干扰承载度作为第三评定指标/>，进而将/>、和/>作为磁场优化评估模型的输入，将磁场优化指数作为磁场优化评估模型的输出，所述磁场优化评估模型的具体表示公式如下：
，/>表示磁场优化指数，/>分别为设定参照的第一评定指标、第二评定指标、第三评定指标，/>为设定的单位磁场评定指标吻合因子对应磁场优化评估指数；所述设计磁场优化方案，具体设计如下：基于所述外部环境数据，设置磁场优化干扰因子；将待优化磁场性能指标作为目标指标，从磁场优化信息库中定位出目标指标对应涉及的各优化指标，据此设置各优化类目和各优化类目下各模拟实验组，将各优化类目下各模拟实验组的模拟数据组成模拟数据集；构建圆管模拟模型，并将模拟数据集导入圆管模拟模型中进行优化模拟，输出圆管模拟实验数据，包括磁场模拟数据和环境模拟数据；从所述磁场模拟数据中定位出圆管内各磁场监测点的磁场强度，据此进行模拟实验组筛分，得到各优化类目下的各有效实验组，统计各优化类目下各有效实验组的磁场均匀度，/>表示优化类目编号，/>，/>表示有效实验组编号，/>；基于所述环境模拟数据，统计各优化类目下各有效实验组的能耗度；设置模拟场景，并添加至圆管模拟模型中，生成圆管场景模拟模型，将模拟数据集导入圆管场景模拟模型中进行优化模拟，输出模拟场景下的圆管模拟实验数据，统计各优化类目下各有效实验组的环境干扰承载度；将、/>、/>依次作为各优化类目下各有效实验组的第一评定指标、第二评定指标和第三评定指标，并导入磁场优化评估模型中，输出各优化类目下各有效实验组的磁场优化评估指数；将磁场优化评估指数最大的有效实验组作为目标实验组，将目标实验组的模拟数据和所属优化类目作为磁场优化方案；所述设置磁场优化干扰因子，包括：从历史各监测日内各监测时间点的外部环境数据中提取温度，并从中筛选出最高温度和最低温度，作差得到历史各监测日的温度差；将温度差大于设定磁场许可承载温度差的历史监测日作为温差超出日，将最高温度大于设定磁场干扰温度/>的历史监测日作为温度干扰日，统计温差超出日数目/>和温度干扰日数目/>；通过均值分别计算得到温差超出日的平均温度差和温度干扰日的平均最高温度/>；统计温度磁场干扰度，，/>为历史监测日数目；从历史各监测日内各监测时间点的外部环境数据中提取振动频率和振动幅度，统计机械运动干扰度；将作为磁场优化干扰因子/>，/>、/>分别为设定参照的温度磁场干扰度、机械运动干扰度；所述统计各优化类目下各有效实验组的磁场均匀度，包括：根据圆管内永磁体的布设位置，将圆管进行三等分划分，得到各圆管区域，将存在永磁体的圆管区域记为区域B，将其他圆管区域分别记为区域C和区域D；从圆管内各磁场监测点的磁场强度中筛选出区域B、区域C和区域D内各磁场监测点的磁场强度，进而通过方差计算得到各优化类目下各有效实验组对应区域B、区域C和区域D内的不均匀度，分别记为、/>和/>；从各优化类目下各有效实验组对应区域B、区域C和区域D内各磁场监测点的磁场强度中分别进行最大磁场强度提取，据此设定各优化类目下各有效实验组的均匀评定修正因子；统计各优化类目下各有效实验组的磁场均匀度，，/>分别为设定的加磁区域、非加磁区域对应许可的磁场不均匀度；所述统计各优化类目下各有效实验组的能耗度，包括：从各优化类目下各有效实验组的环境模拟数据中提取模拟实验时长下各模拟时间点的圆管表面温度值、永磁体表面温度值，据此统计各优化类目下各有效实验组对应温度层面的能耗度；从各优化类目下各有效实验组的环境数据中提取模拟实验时长下的消耗电能以及最大监测涡流电流/>，统计各优化类目下各有效实验组对应电气层面的能耗度/>，，/>分别为设定的参照消耗电能、参照涡流损耗值，/>为设定的参照干扰涡流电流，/>为设定的单位涡流电流差对应增加涡流损耗值；将作为各优化类目下各有效实验组的能耗度/>；所述统计各优化类目下各有效实验组的环境干扰承载度，包括：从模拟场景下的圆管模拟实验数据定位出温度模拟场景下和振动模拟场景下的磁场模拟数据和环境模拟数据；按照和/>的统计方式同理统计得到温度模拟场景下以及振动模拟场景下各优化类目对应各有效实验组的磁场均匀度和能耗度，分别记为/>和/>以及/>和/>；统计各优化类目下各有效实验组的环境干扰承载度，，/>以及分别为设定的温度模拟场景下以及振动模拟场景下的许可磁场均匀度偏差、能耗度偏差。