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基于神经网络的Jiles-Atherton磁滞模型的实现

作　者: 杨延菊
导　师: 李慧奇
学　校: 华北电力大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 磁滞模型 神经网络 遗传算法
分类号: TM271
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


磁滞现象本身是一个复杂的非线性问题,在铁磁、机械及光学系统等许多工程中都会遇到磁滞现象。对磁滞特性进行研究,首先要对材料的磁滞特性进行数值模拟,即建立磁性材料的磁滞数学模型。论文研究了铁磁材料的磁滞特性,深入研究了常用的磁滞数学模型,其中Jiles-Atherton磁滞数学模型是一种源于磁滞机理的模型,它的应用比较广泛。针对磁滞模型的实现,研究了人工神经网络技术和遗传算法,并分析了这两种算法的优缺点,文中结合上述两种算法,提出了一种新的优化算法,此算法融合了两种算法的优点：遗传算法不依赖初值,求解速度快；BP神经网络简单、易行、计算量小、并行性强。文中的算法求解速度快、精度高,适合于解决大规模非线性模型参数辨识问题的优化,并用算例进行验证此算法的实用性。基于爱泼斯坦方圈法测试磁性能原理,测试了50WW400电工硅钢片和BK-50变压器的铁心磁化特性,并对结果进行了分析。最后,论文应用所提出的神经网络与遗传算法相结合的算法对改进的Jiles-Atherton磁滞数学模型的参数进行辨识,以及通过提取出的参数求解模型方程,得到了与实验曲线较为吻合的计算仿真曲线。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 磁滞特性的研究背景  9-10
  1.3 磁滞数学模型理论研究的现状  10-12
    1.3.1 标量磁滞数学模型理论研究的现状  10-11
    1.3.2 矢量磁滞数学模型理论研究的现状  11-12
  1.4 本文的主要工作  12-13
第2章 磁性材料的磁滞模型问题  13-19
  2.1 Preisach磁滞数学模型  13
  2.2 Jiles-Atherton磁滞数学模型  13-15
    2.2.1 Jiles-Atherton磁滞数学模型的基本磁滞理论  13-14
    2.2.2 原始的Jiles-Atherton磁滞数学模型  14-15
  2.3 改进的Jiles-Atherton磁滞模型  15-18
    2.3.1 改进的静态Jiles-Atherton磁滞模型  15-16
    2.3.2 改进的动态Jiles-Atherton磁滞模型  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章 神经网络与遗传算法相结合  19-33
  3.1 BP神经网络  19-24
    3.1.1 BP神经网络结构  20
    3.1.2 BP神经网络算法的基本原理  20-23
    3.1.3 BP神经网络存在的问题及其优化改进的探讨  23-24
  3.2 遗传算法  24-26
    3.2.1 遗传算法的发展  24
    3.2.2 遗传算法的实现步骤  24-25
    3.2.3 遗传算法的特点  25-26
  3.3 神经网络与遗传算法的结合  26-31
    3.3.1 遗传算法优化神经网络  27-29
    3.3.2 遗传算法优化神经网络的算法实现  29
    3.3.3 神经网络遗传算法函数极值寻优的算法实现  29-31
  3.4 算例  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 铁磁材料磁性能的测试  33-41
  4.1 铁磁材料磁特性测量方法的介绍  33-35
    4.1.1 爱泼斯坦方圈测量方法  33-34
    4.1.2 损耗的测量方法  34-35
    4.1.3 爱泼斯坦方圈法的优点  35
  4.2 磁性材料磁性能的测试  35-37
    4.2.1 爱泼斯坦方圈的测试  36-37
    4.2.2 变压器铁心磁性能的测试  37
  4.3 实验结果与分析  37-40
    4.3.1 爱泼斯坦方圈的实验分析  37-38
    4.3.2 变压器的实验分析  38-40
  4.4 本章小结  40-41
第5章 基于神经网络的JILES-ATHERTON磁滞模型参数的求解  41-47
  5.1 静态Jiles-Atherton磁滞模型参数的提取计算  41-45
    5.1.1 静态Jiles-Atherton磁滞模型方程  41-42
    5.1.2 Jiles-Atherton对实验数据的仿真模型的实现  42-45
  5.2 动态Jiles-Atherton磁滞模型参数的提取计算  45-46
  5.3 本章小结  46-47
第6章 结论  47-48
参考文献  48-50
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  50-51
致谢  51

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 磁性材料、铁磁材料
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