[發(fā)明專利]一種基于正交最小二乘的電磁繼電器質(zhì)量一致性設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810147427.2
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108319794B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧杰;葉雪榮;李東暉;翟國富
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/398
• 分類號: G06F30/398
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種基于正交最小二乘的電磁繼電器質(zhì)量一致性設(shè)計方法，屬于繼電器產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明目的是為了解決目前繼電器產(chǎn)品輸出質(zhì)量一致性較差、產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計過程中無法確定全局最優(yōu)解、無法消除因素交互性影響方案穩(wěn)健性、建模過程復雜等導致優(yōu)化精度低的問題。方法如下：一、確定可控因素、誤差因素與正交試驗方案；二、進行信噪比、靈敏度顯著性分析，確定穩(wěn)定因素；三、進行交互性分析，確定調(diào)整因素；四、建立穩(wěn)定因素的正交最小二乘法函數(shù)模型及穩(wěn)健性優(yōu)化目標函數(shù)，確定穩(wěn)定因素最優(yōu)解；五、建立調(diào)整因素多項式模型及偏移量補償目標函數(shù)，確定調(diào)整因素最優(yōu)解。本發(fā)明適用于繼電器產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于繼電器產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于正交最小二乘的電磁繼電器質(zhì)量一致性設(shè)計方法。

背景技術(shù)

參數(shù)設(shè)計是電磁繼電器產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，不僅直接決定了產(chǎn)品的輸出特性能否滿足設(shè)計要求，而且還直接影響著產(chǎn)品設(shè)計方案對外干擾、內(nèi)干擾、制造分散性等不確定性因素的抵抗能力，即穩(wěn)健性。因此，采用合理的質(zhì)量一致性設(shè)計方法對參數(shù)進行有效控制設(shè)計對于提高電磁繼電器產(chǎn)品的性能穩(wěn)定與一致性意義重大。

設(shè)計參數(shù)的關(guān)鍵在于利用輸入?yún)?shù)與輸出特性之間的非線性性質(zhì)，實現(xiàn)在不控制不確定性，即成本不變的情況下有效提高設(shè)計方案抑制質(zhì)量波動的能力。傳統(tǒng)的一致性設(shè)計方法利用正交試驗設(shè)計和方差分析計算得到的信噪比及靈敏度計算結(jié)果直接確定出參數(shù)設(shè)計方案，該方法存在以下兩個缺點：只能從正交試驗選取的離散水平值中選取最優(yōu)組合作為優(yōu)化方案，而無法得到參數(shù)在求解范圍內(nèi)的全局最優(yōu)解；無法保證所選取穩(wěn)定因素與調(diào)整因素的獨立性，在輸出偏移量補償?shù)倪^程中會影響已確定方案的穩(wěn)健性。

基于蒙特卡羅的改進穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計方法，可以提高統(tǒng)計結(jié)果的有效性及優(yōu)化結(jié)果的準確性。然而，該方法僅針對試驗設(shè)計中的外表進行了改進，內(nèi)表試驗因素的水平值仍然是離散的，因此無法實現(xiàn)參數(shù)的全局尋優(yōu)。

另外，基于近似建模的傳統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方法首先需要建立全部輸入?yún)?shù)與輸出特性之間的函數(shù)模型，從而在求解區(qū)域內(nèi)計算得到最優(yōu)解。然而該方法存在以下兩個缺點：在建立近似模型時，如果選取的輸入?yún)?shù)水平數(shù)較少，難以保證模型很好地逼近實際函數(shù)關(guān)系，影響優(yōu)化精度；而當輸入?yún)?shù)較多時，近似建模過程中的待求系數(shù)數(shù)量多且計算過程復雜，因此無法適用于包含多個輸入的參數(shù)優(yōu)化問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前電器產(chǎn)品參數(shù)設(shè)計方法無法確定全局最優(yōu)解、無法消除因素交互性影響方案穩(wěn)健性、建模過程復雜等導致優(yōu)化精度低的問題，提供一種基于正交最小二乘的電磁繼電器質(zhì)量一致性設(shè)計方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種基于正交最小二乘的電磁繼電器質(zhì)量一致性設(shè)計方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)研究對象和優(yōu)化目標確定輸入?yún)?shù)、不確定性因素，進行內(nèi)外表正交試驗設(shè)計；其中，內(nèi)表安排輸入?yún)?shù)，外表安排不確定性因素，根據(jù)輸入?yún)?shù)與不確定因素的數(shù)量和水平數(shù)分別選擇內(nèi)外正交表并確定試驗方案；

步驟二：計算各試驗方案的輸出特性，對外表試驗結(jié)果計算信噪比和靈敏度，并輸入內(nèi)表中，再對內(nèi)表進行信噪比和靈敏度的方差分析，根據(jù)各輸入?yún)?shù)的顯著性分析結(jié)果確定其非線性性質(zhì)與近似線性性質(zhì)；

步驟三：通過交互性分析確定輸入?yún)?shù)之間的相關(guān)性，對參數(shù)進行解耦，再結(jié)合信噪比、靈敏度顯著性分析結(jié)果和交互性分析結(jié)果，確定輸入?yún)?shù)中的穩(wěn)定因素和調(diào)整因素；

步驟四：采用正交最小二乘法建立穩(wěn)定因素與輸出特性之間的函數(shù)模型，同時，以抑制質(zhì)量波動為目標，建立穩(wěn)健性優(yōu)化目標函數(shù)，再通過全局尋優(yōu)，將求解區(qū)域內(nèi)使輸出特性變化率最小的參數(shù)值確定為穩(wěn)定因素的最優(yōu)解；

步驟五：采用線性回歸方法建立調(diào)整因素與輸出特性之間的多項式函數(shù)，同時計算出穩(wěn)定因素優(yōu)化后輸出特性偏離目標值的差值，最后以補償輸出特性的偏移量為目標，確定調(diào)整因素的取值。