众多实际的工程问题在完成基本设计后,经常为了达到特殊的目标或是降低成本而需要进行参数或技术指标的优化。本文的研究目标主要是寻求一种最佳的参数组合,以达到在永磁核磁共振成像(MRI)装置中主磁体体积的极小化,同时在可以达到较高的磁通密度的情况下提高目标区域磁场的均匀度。使永磁核磁共振成像装置的性能得到提高,为促进其在医疗领域的普及做出贡献。本文介绍了一种永磁磁路设计方法,并以0.35T的MRI主磁体设计为例验证了磁路设计方法的有效性。通过磁路计算可以设计出电磁装置的主要尺寸,为简化实际电磁装置的设计过程提供了有利途径。为了确定优化设计中重要变量及其变化趋势,本文采用了正交试验设计的方法,同时与优序法结合进行多目标寻优,并提出了一种逐步缩小变量区间的方法,有效地提高了计算效率。表面响应算法用于构建优化目标与优化变量之间的表面响应模型,本文重点分析了径向基函数中形状参数的选取方法,提高了表面响应模型的精度。在传统遗传算法的基础上提出了综合改进遗传算法,通过与几种改进遗传算法的对比分析,验证了该算法的优越性。基于上述四种方法的有机结合,本文提出了一种综合优化算法。其主要思想是:利用正交试验设计确定重要因素及其变化趋势;采用优序法进行初始优化;基于最优的形状参数进行表面响应模型的构建;通过改进的遗传算法实现表面响应模型的全局寻优。本文利用测试函数验证了算法的有效性,并成功地将该算法应用于电磁装置的优化设计,获得了一种高场强与高均匀度的永磁C型MRI的主磁体结构,同时满足主磁体体积小的要求。测试函数计算和实际工程问题实验的结果均表明,综合优化算法适用于多变量寻优以及求解大型电磁场逆问题。此外,该算法具有全局寻优能力,并能在保证一定精度的基础上,有效地减少计算量,并易于编程实现。