飞行模拟器中新型力矩装置的优化设计

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1、沈阳工业大学硕士学位论文飞行模拟器中新型力矩装置的优化设计OptimizationDesignofNew-typeTorqueDeviceforFlightSimulator作作作者者者：者：：：赵新华单位单位：单位：：：电气工程学院指指指导导导教教教师师师：师：：：李勇讲师单位单位：单位：：：沈阳工业大学协助指导教师协助指导教师：协助指导教师：：：单位单位：单位：：：单位单位：单位：：：论文答辩日期论文答辩日期：论文答辩日期：：：2015年03月02日学位授予单位学位授予单位：学位授予单位：：：沈沈沈沈阳

2、阳阳工工工业业业大大大学学学摘要飞行模拟器中新型力矩装置用以给飞行员提供高逼真度的操纵力感觉，以保证飞行模拟训练的的质量，设计这种新型力矩装置需要从装置材料选用、结构优化设计等几方面考虑。由于装置结构特殊性，运用传统的设计方法不仅工作量大而且得到的性能指标往往不能满足需求。因此通过可行的优化设计方法获得满足需求的电磁参数是必要的。该装置与永磁电机结构相似仅缺少电励磁部分，在设计时完全参照永磁电机的设计原理及方法。由此，本文首先介绍了永磁电机的发展历程及分类、设计原则及一般的设计流程，总结了永磁电机设计的特点

3、和需要注意的问题，同时介绍了电机优化设计的特点，并将传统优化方法与现代智能优化算法进行了比较。针对新型力矩装置的特殊结构以及具体的设计要求，从寻找最佳结构设计方案和提高优化的效率及性能出发，提出了七种结构优化设计方案，并将变权重机制引入到克隆选择算法中。之后，建立了新型力矩装置的多目标优化模型，以MATLAB提供智能算法运行的平台，同时在ANSYS中利用APDL语言对装置进行参数化建模及有限元分析并将结果反馈给算法实现MATLAB与ANSYS软件联合优化。最后分别使用遗传算法、克隆选择算法、变权重克隆选择算

4、法（VariableWeightClonalSelectionAlgorithm，VW-CSA）对装置模型进行了优化。通过将优化设计所得到的装置设计方案和原有装置的设计方案相比较，证实了本文方法的有效性。关键词：新型力矩装置，参数化建模，多目标优化设计，变权重克隆选择算法IAbstractThenew-typetorquedeviceinflightsimulatorisusedtoprovidehighfidelityoperatingforceforpilotstoensurethequalityoff

5、lightsimulationtraining.Thedesignofthiskindofnew-typetorquedeviceshouldbeconsideredbyseveralrespects,suchastheselectofdevice’smaterial,structuraldesignetc.Duetothestructuralparticularityofdevice,thetraditionaldesignmethodnotonlycan'tmeettherequirementofper

6、formanceindicators,butitalsohavebigworkload.Therefore,usingfeasibleoptimaldesignmethodtogetthesatisfactoryelectromagneticparametersisnecessary.Thedeviceissimilartopermanentmagnetmotor,onlylackoftheelectricexcitationpart.So,thedesignofthisdeviceisbasedonthe

7、designtheoryandmethodofpermanentmagnetmotor.Firstofall,thedevelopmentcourse,classification,designprincipleandgeneraldesignprocessofpermanentmagnetmotorareintroduced.Thefeaturesofmotordesignandproblemsthatshouldbenoticedaresummarizedinthispaper.Thefeatureso

8、fmotoroptimaldesign,comparisonoftraditionaloptimalmethodandmodernintelligenceoptimizationalgorithmareintroducedatthesametime.Aimingatthespecialstructureofnew-typetorquedeviceandspecialdesignneeds,thispaperhas