[發(fā)明專利]一種超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107666220A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曙鴻;王荷芬;葉海濱;周劍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大中電機(jī)股份有限公司
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00;H02K21/00
• 代理公司: 靖江市靖泰專利事務(wù)所32219
• 代理人: 陸平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交流永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種在各種不確定且隨機(jī)的干擾條件下，保證交流永磁同步電機(jī)各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)能具有一定的魯棒性的超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

交流永磁同步電機(jī)因其功率因數(shù)及效率高、結(jié)構(gòu)簡單靈活、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠等眾多優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注；研究人員們進(jìn)行各種嘗試，對交流永磁同步電機(jī)進(jìn)行不同層面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在利益最大化的前提下，滿足其性能要求；在對交流永磁同步電機(jī)本體的尺寸參數(shù)、性能參數(shù)的設(shè)計(jì)中，實(shí)際工藝中的加工操作誤差、來自于外界的隨機(jī)性的擾動亦或是設(shè)備老化后空間結(jié)構(gòu)的損耗和變化等不確定因素，會造成電機(jī)的輸出性能與預(yù)期有一定差別甚至不符合性能要求，為此具有一定抗干擾能力的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法，解決了以上技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述的技術(shù)要求，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟一、定義；選取交流永磁同步電機(jī)的永磁體寬度、厚度、導(dǎo)線直徑作為優(yōu)化變量，確定擾動范圍、目標(biāo)函數(shù)，指定目標(biāo)函數(shù)權(quán)值系數(shù)w_μ、w_σ、加權(quán)因子和西格瑪水平；

步驟二、測量；采用描述性采樣法，按照一定的步長對優(yōu)化變量在擾動范圍內(nèi)進(jìn)行規(guī)則化采樣，模擬不確定性擾動帶來的干擾對電機(jī)尺寸參數(shù)影響，進(jìn)行測量運(yùn)算評估，并按照現(xiàn)實(shí)問題的概率分布進(jìn)行反變換，重新排序；

步驟三、分析；將采樣點(diǎn)帶入目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后進(jìn)行采樣點(diǎn)處目標(biāo)函數(shù)值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的運(yùn)算分析，對測量運(yùn)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，找出缺陷，直至其滿足設(shè)計(jì)要求；

步驟四、設(shè)計(jì)；根據(jù)所確定的目標(biāo)函數(shù)權(quán)值系數(shù)w_μ、w_σ以及電機(jī)各參數(shù)的限制條件，產(chǎn)生新的樣本個(gè)體，并看是否收斂，目標(biāo)函數(shù)是否最優(yōu)，不是最優(yōu)則重復(fù)步驟二；

步驟五、驗(yàn)證；目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的情況下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理整理，得到交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，輸出電機(jī)尺寸參數(shù)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述的西格瑪水平n=3。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述的步驟四，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)權(quán)值參數(shù)、限制條件確定新的電機(jī)參數(shù)，判斷是否滿足目標(biāo)函數(shù)值的最優(yōu)要求，不滿足則迭代生成新電機(jī)參數(shù)、新擾動樣本、重新計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，直至滿足目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)。

本發(fā)明的有益效果是：一種超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法，與傳統(tǒng)方法相比：采用“定義”、“測量”、“分析”、“設(shè)計(jì)”、“驗(yàn)證”五個(gè)步驟，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具，在電機(jī)本體優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，考慮交流永磁同步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在的不確定性干擾，并預(yù)估這種不確定干擾對系統(tǒng)性能改變的強(qiáng)度，研究擾動對性能指標(biāo)的影響，采用描述性采樣法，對系統(tǒng)性能變化的能力進(jìn)行預(yù)估，抽取服從要求分布的隨機(jī)變量樣本用于魯棒性優(yōu)化，使其設(shè)計(jì)的交流永磁同步電機(jī)一定擾動范圍內(nèi)依舊保持較好的性能水平，以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，對流程進(jìn)行跟蹤和分析，找出實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的各個(gè)相關(guān)因素，并從這些因素中識別出根本原因，然后找出可持續(xù)解決問題的方法，并通過不斷迭代并帶入擾動來尋求優(yōu)化變量在擾動下的最優(yōu)解，獲取魯棒性最優(yōu)的電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，更好的應(yīng)對所可能遇到的不確定因素對交流永磁同步電機(jī)性能的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述；

在附圖中：一種超高效交流永磁同步電機(jī)的魯棒性優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟一、定義；選取交流永磁同步電機(jī)的永磁體寬度、厚度、導(dǎo)線直徑作為優(yōu)化變量，確定擾動范圍、目標(biāo)函數(shù)，指定目標(biāo)函數(shù)權(quán)值系數(shù)w_μ、w_σ、加權(quán)因子和西格瑪水平；所述的西格瑪水平n=3；

步驟二、測量；采用描述性采樣法，按照一定的步長對優(yōu)化變量在擾動范圍內(nèi)進(jìn)行規(guī)則化采樣，模擬不確定性擾動帶來的干擾對電機(jī)尺寸參數(shù)影響，進(jìn)行測量運(yùn)算評估，并按照現(xiàn)實(shí)問題的概率分布進(jìn)行反變換，重新排序；