有限β值星体平衡态中岛屿的高效单阶段优化

本文首次实现了有限β值星体平衡态中岛屿的单阶段优化。传统的星体优化过程为双阶段：第一阶段计算在平衡多项约束条件下进行的优化平衡，第二阶段寻找支撑该平衡的一组电磁 coils。第一阶段通常使用假设磁场曲面的嵌套性的表示进行计算，尽管这种假设并不成立且有时并不可取。第二阶段的电磁 coils 优化从来不完美，两者之间的不匹配导致性能较差的平衡态，若引入额外约束（如力最小化、电磁 coils 扭曲或端口可达性），情况进一步恶化。单阶段优化的更高保真度尤其适用于岛屿优化，因为岛屿对场的变化极其敏感。本文演示了一种能够直接从电磁 coils 优化有限β值星体平衡态中岛屿的优化方案。我们进一步开发并演示了一种方法，用于将单阶段优化问题的维度降低至双阶段方法中的第一阶段的维度。