[发明专利]基于混沌粒子群算法的磁谐振耦合螺旋线圈优化设计方法

说明书

本发明提供的一种基于混沌粒子群算法的磁谐振耦合螺旋线圈优化设计方法，包括步骤：S1：建立磁谐振耦合螺旋线圈优化数学模型；S2：设置混沌粒子群算法的参数；S3：利用混沌算法产生初始粒子；S4：评价每个粒子当前位置适应值，若粒子的当前位置适应值优于该粒子原来的个体最优传输效率，则将该粒子的个体最优传输效率更新为粒子的当前位置适应值；S5：对当前粒子的位置和速度进行更新；S6：重复步骤S4至S5，直到达到允许最大迭代次数iter_max，得到最优解。本发明采用混沌粒子群算法，既结合了粒子群算法收敛速度快、规则简单的优点，又结合了混沌算法随机性和遍历性强的特点，来实现磁谐振耦合螺旋线圈匝数、线径、半径的最优设计。

技术领域

本发明涉及磁谐振耦合螺旋线圈优化设计领域，具体涉及一种基于混沌粒子群算法的磁谐振耦合螺旋线圈优化设计方法。

背景技术

目前磁谐振耦合螺旋线圈设计通常采用集中参数的设计方法，但该设计方法难以实现线圈的最优设计且计算、分析难度较大，因此加强磁谐振耦合螺旋线圈设计方法的研究，一方面对于提升磁谐振耦合系统传输效率具有重要意义，另一方面可为设计人员在设计磁谐振耦合螺旋线圈时提供一定的参考。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于混沌粒子群算法的磁谐振耦合螺旋线圈优化设计方法，采用混沌粒子群算法，既结合了粒子群算法收敛速度快、规则简单的优点，又结合了混沌算法随机性和遍历性强的特点，来实现磁谐振耦合螺旋线圈匝数、线径、半径的最优设计。

本发明提供一种基于混沌粒子群算法的磁谐振耦合螺旋线圈优化设计方法，包括步骤：

S1：建立磁谐振耦合螺旋线圈优化数学模型：

S101：确定设计变量：选取磁谐振耦合螺旋线圈的线圈匝数N、线圈半径r、线径a作为设计变量；

S102：确定约束条件：所述约束条件函数为：

第1约束条件函数：N₁≤N≤N₂ (1-1)

第2约束条件函数：a₁≤a≤a₂ (1-2)

第3约束条件函数：r₁≤r≤r₂ (1-3)

第4约束条件函数：P_out1≤P_out≤P_out2 (1-4)

其中，N为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈匝数；N₂和N₁分别为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈匝数的上下限值；a为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈线径；a₂和a₁分别为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈线径的上下限值，r为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈半径；r₂和r₁分别为磁谐振耦合螺旋线圈的线圈半径的上下限值，P_out为磁谐振耦合螺旋线圈的输出功率；P_out2和P_out1分别为磁谐振耦合螺旋线圈的输出功率的上下限值；

S103：确定目标函数：本方法以使磁谐振耦合螺旋线圈的传输效率达到最大为优化目标，建立目标函数，所述目标函数为：

F＝max(η) (2-1)

其中，

其中，η表示磁谐振耦合螺旋线圈的传输效率；U₁(t)表示发射线圈侧随时间变化的电压；I₂(t)表示接收线圈侧随时间变化的电流；I(t)表示磁谐振耦合螺旋发射线圈的实时电流；R_L表示接收线圈接入负载；