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小生境遗传算法在YKK系列中型高压电机优化设计中的应用

作　者: 徐磊
导　师: 孟大伟
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: YKK系列电机小生境遗传算法优化设计
分类号: TM302
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要

通过对国内外高效三相异步电动机的发展趋势以及电动机用电量在工业用电总量中所占的较高比重的现状的分析,可以得出电机的节能已经成为一项关系民生的系统工程。针对于此,本文研究出了一种应用电机优化理论来提高中型高压电机效率的有效途径,为高效电机的发展提供了一些技术参考。本文首先介绍了遗传算法的起源、发展历程、主要研究方向、基本原理以及应用特点,解释了遗传算法的运行机理和寻优策略,同时介绍了基本遗传算法的数学理论基础。针对YKK系列电机的特殊结构和特殊的设计要求,本文引入了小生境遗传算法进行电机的优化设计。由提高优化效率和寻找最优方案两个角度出发,就约束要求等几个方面分别进行了讨论。并且针对中型高压电机定子成型线圈的结构以及电机系列优化导致的三圆尺寸相对固定的实际情况,对小生境遗传算法进行相应的改进,有效地避免了优化算法易于局部收敛的问题。最后应用本文所建立的电机优化设计模型和改进的算法对YKK系列电机进行了优化计算,分别列出了初始所设计的电磁方案以及电机优化设计结果。与初始方案相比较,电机的设计结果满足了高效电机所提出的技术指标。并且电机的体积得到了缩小,节约了电机的有效材料。证明了改进的小生境遗传算法的可行性及优越性,并具有工程实用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 本课题的研究目的与意义  10
  1.2 国内外研究高效电机的现状及发展趋势  10-12
  1.3 电机优化算法简介  12-14
  1.4 本课题来源、研究目标及其主要内容  14-16
第2章遗传算法简介及原理  16-26
  2.1 遗传算法简介  16-18
  2.2 遗传算法主要特点及研究意义  18-19
  2.3 基本遗传算法概要  19-21
    2.3.1 基本遗传算法的寻优过程  19-20
    2.3.2 遗传基因型  20-21
  2.4 适应度函数及其尺度变换  21-23
    2.4.1 适应度函数的选取  21
    2.4.2 几种常见的适应度函数  21-22
    2.4.3 适应度函数的设计  22-23
    2.4.4 适应度函数的尺度变换  23
  2.5 遗传算法的数学基础  23-25
    2.5.1 模式理论  23-24
    2.5.2 遗传算法的收敛性定理  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章改进的小生境遗传算法在电机设计中的应用  26-45
  3.1 小生境遗传算法简介  26-28
    3.1.1 小生境遗传算法的分类  26-28
    3.1.2 算例  28
  3.2 YKK 中型高压电机系列设计的特点  28-32
    3.2.1 铁心材料的确定  29-31
    3.2.2 定、转子槽型其尺寸  31-32
    3.2.3 定子绕组的确定  32
  3.3 小生境遗传算法的改进  32-38
    3.3.1 自适应算法的概念  33
    3.3.2 自适应交叉  33-34
    3.3.3 自适应变异  34-36
    3.3.4 对于线规的处理  36-37
    3.3.5 初始群体总数量的确定  37
    3.3.6 方案群体的生成  37-38
  3.4 YKK 系列中型高压电机的数学模型  38-44
    3.4.1 一般电机优化设计模型  38-40
    3.4.2 系列电机优化模型的改进  40-41
    3.4.3 目标函数的确定  41
    3.4.4 设计变量的选取  41-42
    3.4.5 电机的性能约束  42-43
    3.4.6 电机数学模型中结构尺寸上的强制约束  43
    3.4.7 有约束优化问题的求解方法  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章优化结果与分析  45-51
  4.1 优化过程中基本参数的选用  45-46
  4.2 电机优化前后的效率对比  46-47
  4.3 电机优化前后材料用量的对比  47
  4.4 优化前后电机的优化变量与性能  47-48
  4.5 优化后的电机计算单  48-50
  4.6 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间发表的学术论文  56-57
致谢  57

小生境遗传算法在YKK系列中型高压电机优化设计中的应用

内容摘要

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