基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计

作     者：潘辉 王亮 王强龙 陈利民 贾峰 刘震宇 Pan Hui;Wang Liang;Wang Qiang-Long;Chen Li-Min;Jia Feng;Liu Zhen-Yu

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039 德国弗莱堡大学医学院医学中心放射学系医学物理科弗莱堡79110 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51675506,51275504) 吉林省科技发展计划(批准号:20140519007JH) 欧洲研究理事会ERC启动基金RANGEmri 282345项目资助的课题~~ 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2017年第66卷第9期

页      码：306-315页

摘      要：磁共振系统梯度线圈设计是一个多目标优化问题,在设计时需要综合考虑能耗、磁场能、线性度等设计要求.这些设计要求通常难以同时获得极小解,因此在设计梯度线圈时需要权衡线圈的各方面的设计需求.本文基于柱面可展性和流函数设计方法,结合Pareto优化方法实现了在超椭圆柱设计表面上梯度线圈的多目标设计.分别分析了磁场能、能耗目标对梯度线圈线性度、线圈构型的影响;并在Pareto解空间中分析各目标的相互变化关系,通过数值算例验证了该方法在超椭梯度线圈设计时的有效性与灵活性.优化结果显示,在满足线性度误差小于5%,能耗与磁场能分别小于用户设定值的设计约束下,梯度线圈的多目标设计存在多个局部优化解.该方法可以直观地比较相同目标函数值的情况下各单目标的具体表现,有利于实现不同的设计要求下梯度线圈的最终定型设计.

主 题 词：梯度线圈 流函数 超椭圆柱面 Pareto优化 

学科分类：07[理学] 0809[工学-计算机类] 070205[070205] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0704[理学-天文学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.66.098301

馆 藏 号：203231089...