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基于遗传算法的永磁无刷直流电机优化设计研究

作　者: 龙永文
导　师: 胡虔生
学　校: 东南大学
专　业: 电机与电器
关键词: 永磁无刷直流电机全局优化优化设计遗传算法
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 534次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电机优化设计是复杂的有约束、非线性、混合离散多变量规划问题。本文在对电机优化设计理论进行研究的基础上,从一般传统的优化方法入手,对电机的全局优化设计方法—遗传算法进行了详细的研究和探讨。本论文的主要工作包括:建立了永磁无刷直流电机优化设计的数学模型,其内容包括三个方面:优化设计目标、优化设计变量和约束条件,本文分别对这三个方面进行了较为详细的研究。对广泛应用于电机优化设计领域的传统优化算法—爬山法进行了研究,给出了爬山法的计算步骤和流程图,编制了基于爬山法的永磁无刷直流电机优化设计程序,简单分析了爬山法用于无刷直流电机优化设计的优点和不足。将具有全局搜索能力的遗传算法引入永磁无刷直流电机的优化设计,介绍了标准遗传算法的设计和步骤,在对其收敛性能分析的基础上提出了一种改进的遗传算法—具有自适应交叉率和变异率的遗传算法。详细分析了将遗传算法应用于永磁无刷直流电机优化设计中的各个操作步骤,如编译码技术,遗传操作和适应度函数及其定标技术等,并针对传统二进制编码容易产生冗余码串和子串长短不易控制以及初始方案编码不够精确的缺点提出了解决方法。论文还提出了遗传算法全局最优解判断依据,并研究了爬山法和遗传算法结合使用的一种混合遗传算法的应用。使用VC6.0开发工具编制了无刷直流电机优化设计程序并介绍了其使用界面和操作步骤,分别使用爬山法、遗传算法和混合遗传算法对两台永磁无刷直流电机进行优化,并对结果进行了比较分析。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章概述  9-13
  1.1 课题背景及选题意义  9-10
  1.2 电机优化设计的发展现状  10-11
  1.3 电机优化设计的发展趋势  11-12
  1.4 本论文研究的内容  12-13
第二章优化设计算法的选择和数学模型的建立  13-24
  2.1 优化算法分类  13
  2.2 优化算法选择  13-15
    2.2.1 无刷直流电机优化设计的特点和难点  13-14
    2.2.2 算法选择  14-15
  2.3 优化设计数学模型的建立  15-21
    2.3.1 目标函数的选择及其规格化  15-16
    2.3.2 优化变量的选择  16-17
    2.3.3 约束条件及其处理  17-21
  2.4 本文优化设计用到的初始方案  21-23
  2.5 小结  23-24
第三章模式搜索法在无刷直流电机优化设计中的应用  24-31
  3.1 模式搜索法(爬山法)的基本原理  24-25
  3.2 模式搜索法的计算步骤  25-27
    3.2.1 模式搜索法中电机参数的选择  25-26
    3.2.2 模式搜索法的计算流程  26-27
  3.3 优化实例  27-30
  3.4 小结  30-31
第四章基于遗传算法的无刷直流电机优化设计研究  31-53
  4.1 标准遗传算法(SGA)的设计和计算步骤  31-34
  4.2 SGA 的改进  34-38
    4.2.1 SGA 遗传算子分析  34
    4.2.2 SGA 的改进-具有自适应交叉率和变异率的遗传算法  34-37
    4.2.3 实例分析  37-38
  4.3 遗传算法在电机优化设计中的实现  38-49
    4.3.1 编译码  39-41
    4.3.2 初始种群设计  41-43
    4.3.3 适应度函数及定标  43-45
    4.3.4 遗传操作  45-49
  4.4 收敛问题  49-50
  4.5 混合遗传算法  50-52
  4.6 小结  52-53
第五章优化设计程序的编制及算例分析  53-60
  5.1 程序的开发和功能实现  53-56
    5.1.1 软件的结构与使用环境  53
    5.1.2 优化设计程序的输入输出界面  53-56
  5.2 使用不同优化算法的算例分析  56-59
  5.3 小结  59-60
全文总结  60-62
参考文献  62-64
致谢  64

基于遗传算法的永磁无刷直流电机优化设计研究

内容摘要

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