專利名稱：基于多目標混合模擬退火算法的單相異步電機設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相異步電機的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
量大面廣的單相異步電動機，是最大的耗能大戶，其節(jié)能問題是電機行業(yè)面臨的 嚴峻課題，電動機強制性能效標準的制定和即將實施給電機行業(yè)的發(fā)展提供了新的機遇與 挑戰(zhàn)。單相異步電機的優(yōu)化設(shè)計是提高電機能效的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果把電動機的效率平均 提高一個百分點，一年可節(jié)電20多億kWh。所以，提高單相電動機的設(shè)計水平是工業(yè)終端設(shè) 備節(jié)能的一個重要方面。傳統(tǒng)單相異步電機的設(shè)計方法是由電機的各項參數(shù)選擇開始，例如輸出功率、電 壓、極數(shù)、頻率、運行模式、繞組設(shè)計、定轉(zhuǎn)子槽形、槽形尺寸、鐵心長度……等等，一步步計 算電機的效率、功率因數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動電流、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、成本等，如果不滿足設(shè) 計者的要求，則重新選擇繞組設(shè)計、定轉(zhuǎn)子槽形、槽形尺寸、鐵心長度……等各參數(shù)，再次進 行計算……。把這種電機設(shè)計方法稱為“正向”設(shè)計方法，這種方法依賴設(shè)計工程師的經(jīng)驗 進行，費時、設(shè)計效率低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種對工程師的經(jīng)驗依賴程度低、設(shè) 計周期短、設(shè)計成本低、設(shè)計過程操作簡單、易于推廣的基于多目標混合模擬退火算法的單 相異步電機逆向設(shè)計方法?；诙嗄繕嘶旌夏M退火算法的單相異步電機設(shè)計方法，包括以下步驟1)、確定η個待優(yōu)化的變量X1, X2，...，Xi,...，Xn，分別設(shè)定各變量的取值范圍；在 各變量的取值范圍內(nèi)分別隨機生成m個變量值\ = {xn, xi2,... ,Xii,... xiffl}，其中&為第 i個變量，Xii為變量&的第i個變量值；以每個變量的一個變量值為元素、組成具有η個元 素的變量組％ = Ixlj, x2J, . . . , Xij, . . .、}，Xij為i個變量的第j個變量值；m個變量值組 成一個變量種群，m由人為設(shè)定；對變量組中的所有數(shù)值分別進行二進制編碼，變量組轉(zhuǎn)化 為染色體，一個二進制編碼稱為染色體中的一個個體；2)、設(shè)定模擬退火的初始溫度Ttl，預(yù)設(shè)種群迭代世代閾值；3)、評價當(dāng)前種群中的所有染色體；(3. 1)、預(yù)設(shè)電機的槽滿率目標值；(3. 2)、獲取當(dāng)前染色體，并將當(dāng)前染色體對應(yīng)的二進制編碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)值；(3. 3)、判斷當(dāng)前染色體對應(yīng)的十進制數(shù)值是否小于槽滿率目標值，若是，則保留 當(dāng)前染色體；若否，則刪除當(dāng)前染色體，并再次隨機生成一組變量組，并將新生成的變量組 編碼、形成當(dāng)前染色體，重復(fù)執(zhí)行步驟(3.幻-(3.3)；(3. 4)、獲取種群中的下一個染色體作為當(dāng)前染色體，重復(fù)執(zhí)行步驟(3. 2)-(3. 4)， 直至種群中所有染色體對應(yīng)的十進制數(shù)均小于槽滿率目標值；
(3. 5)、對種群中的所有的十進制數(shù)值的染色體進行電磁計算，得出效率“、功率 因數(shù)/。。M、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)纟”作、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)4 /T、起動電流倍數(shù)flt/I 、槽滿率fff、
J cos Ψ丄st'丄η丄m'丄η丄st'丄η上上
成本fcost ；yi = fn =(效率計算值-效率目標標)權(quán)利要求
1.基于多目標混合模擬退火算法的單相異步電機設(shè)計方法，包括以下步驟1)、確定η個待優(yōu)化的變量X1,&，. . .，&，. . .，Χη，分別設(shè)定各變量的取值范圍；在各變 量的取值范圍內(nèi)分別隨機生成m個變量值\ = {xn, xi2,... ,Xii,... xiffl}，其中&為第i個 變量，Xii為變量&的第i個變量值；以每個變量的一個變量值為元素、組成具有η個元素 的變量組Qj = Ixlj, x2J, ... , Xij, ...、}，Xij為i個變量的第j個變量值；m個變量值組成 一個變量種群，m由人為設(shè)定；對變量組中的所有數(shù)值分別進行二進制編碼，變量組轉(zhuǎn)化為 染色體，一個二進制編碼稱為染色體中的一個個體；2)、設(shè)定模擬退火的初始溫度Ttl，預(yù)設(shè)種群迭代世代閾值；3)、評價當(dāng)前種群中的所有染色體； (3. 1)、預(yù)設(shè)電機的槽滿率目標值；(3. 2)、獲取當(dāng)前染色體，并將當(dāng)前染色體對應(yīng)的二進制編碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)值； (3. 3)、判斷當(dāng)前染色體對應(yīng)的十進制數(shù)值是否小于槽滿率目標值，若是，則保留當(dāng)前 染色體；若否，則刪除當(dāng)前染色體，并再次隨機生成一組變量組，并將新生成的變量組編碼、 形成當(dāng)前染色體，重復(fù)執(zhí)行步驟(3.幻-(3.3)；(3. 4)、獲取種群中的下一個染色體作為當(dāng)前染色體，重復(fù)執(zhí)行步驟(3. 2)-(3. 4)，直至 種群中所有染色體對應(yīng)的十進制數(shù)均小于槽滿率目標值；(3. 5)、對種群中的所有的十進制數(shù)值的染色體進行電磁計算，得出效率“、功率因數(shù)/。。M、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)纟”作、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)￡7 /T、起動電流倍數(shù)flt/I 、槽滿率fff、成本J cos Ψ丄st'丄η丄m'丄η丄st'丄η上上f -丄 cost ‘Yi = fn =(效率i+算值-效率目標標)2Y2 =L- 4功率因數(shù)計算值-功率因數(shù)目標標)2y3 =fV7n 4起動轉(zhuǎn)矩倍^tfrfi-起動動轉(zhuǎn)矩倍2Y4 =fTm/r 4最大轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)計算值-最大轉(zhuǎn)大轉(zhuǎn)矩目標標)22y5 =fIst"n =(起動起動電十算值-起動動電流倍目標標)y6 = fcost = (計算值_ 目標標)2并計算評價函數(shù)尺=T^"其中η = 1. . . 6 ；4)、設(shè)定滿意解期望值，該滿意解期望值接近1；判斷Jn(n = 1 6)是否小于滿意解期 望值，若是，則進入步驟幻；若否，則輸出與評價函數(shù)對應(yīng)的待優(yōu)化變量的滿意解；5)、對種群擾動、決定染色體的取舍；(5. 1)、獲取種群中的一個染色體作為當(dāng)前染色體；(5. 2)、對當(dāng)前染色體中的兩個個體進行交叉變異，生成兩個新個體；分別計算這兩個 個體的objn (ob jn是評價函數(shù)的個數(shù)，這里是6)個評價函數(shù)和objn個接受概率
2.如權(quán)利要求1所述的基于多目標混合模擬退火算法的單相異步電機設(shè)計方法，其特 征在于步驟1)中待優(yōu)化的變量包括主副繞組匝數(shù)Nm，Na、主副繞組線徑Na，Sa、定子槽型 尺寸bsl，bs2，hsl2、轉(zhuǎn)子槽型尺寸brl，br2，hrl2、鐵心長度L、運行電容值Crun、啟動電容 值 Cstart, m = 13。
全文摘要
基于多目標混合模擬退火算法的單相異步電機設(shè)計方法，包括以下步驟確定待優(yōu)化的變量、構(gòu)建染色體和種群；設(shè)定模擬退火的初始溫度T0，預(yù)設(shè)種群迭代世代閾值；評價當(dāng)前種群中的所有染色體；設(shè)定滿意解期望值，尋找滿意解；對種群擾動、決定染色體的取舍；獲取當(dāng)前種群中染色體的數(shù)量，隨機生成染色體形成新種群；以新種群作為當(dāng)前種群，尋找非劣解集；分段退火。本發(fā)明具有對工程師的經(jīng)驗依賴程度低、設(shè)計周期短、設(shè)計成本低、設(shè)計過程操作簡單、易于推廣的優(yōu)點。
文檔編號G06F17/50GK102063537SQ20101061026
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者李國麗, 李志中 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)