[发明专利]一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流永磁同步电机技术领域，具体而言，涉及一种在各种不确定且随机的干扰条件下，保证交流永磁同步电机各个设计参数能具有一定的鲁棒性的超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法。

背景技术

交流永磁同步电机因其功率因数及效率高、结构简单灵活、结构稳定可靠等众多优点受到广泛的关注；研究人员们进行各种尝试，对交流永磁同步电机进行不同层面的优化设计，在利益最大化的前提下，满足其性能要求；在对交流永磁同步电机本体的尺寸参数、性能参数的设计中，实际工艺中的加工操作误差、来自于外界的随机性的扰动亦或是设备老化后空间结构的损耗和变化等不确定因素，会造成电机的输出性能与预期有一定差别甚至不符合性能要求，为此具有一定抗干扰能力的优化设计方法十分重要。

发明内容

本发明目的是提供一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法，解决了以上技术问题。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、定义；选取交流永磁同步电机的永磁体宽度、厚度、导线直径作为优化变量，确定扰动范围、目标函数，指定目标函数权值系数w_μ、w_σ、加权因子和西格玛水平；

步骤二、测量；采用描述性采样法，按照一定的步长对优化变量在扰动范围内进行规则化采样，模拟不确定性扰动带来的干扰对电机尺寸参数影响，进行测量运算评估，并按照现实问题的概率分布进行反变换，重新排序；

步骤三、分析；将采样点带入目标函数进行计算，然后进行采样点处目标函数值的均值和标准差的运算分析，对测量运算的数据进行分析对比，找出缺陷，直至其满足设计要求；

步骤四、设计；根据所确定的目标函数权值系数w_μ、w_σ以及电机各参数的限制条件，产生新的样本个体，并看是否收敛，目标函数是否最优，不是最优则重复步骤二；

步骤五、验证；目标函数最优的情况下，对数据进行处理整理，得到交流永磁同步电机的鲁棒性优化设计结果，输出电机尺寸参数。

作为优选的技术方案：所述的西格玛水平n=3。

作为优选的技术方案：所述的步骤四，采用统计学工具，根据目标函数权值参数、限制条件确定新的电机参数，判断是否满足目标函数值的最优要求，不满足则迭代生成新电机参数、新扰动样本、重新计算目标函数，直至满足目标函数最优。

本发明的有益效果是：一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法，与传统方法相比：采用“定义”、“测量”、“分析”、“设计”、“验证”五个步骤，运用统计学工具，在电机本体优化的基础之上，考虑交流永磁同步电机优化设计中存在的不确定性干扰，并预估这种不确定干扰对系统性能改变的强度，研究扰动对性能指标的影响，采用描述性采样法，对系统性能变化的能力进行预估，抽取服从要求分布的随机变量样本用于鲁棒性优化，使其设计的交流永磁同步电机一定扰动范围内依旧保持较好的性能水平，以数理统计为基础，对流程进行跟踪和分析，找出实现目标的各个相关因素，并从这些因素中识别出根本原因，然后找出可持续解决问题的方法，并通过不断迭代并带入扰动来寻求优化变量在扰动下的最优解，获取鲁棒性最优的电机结构尺寸，更好的应对所可能遇到的不确定因素对交流永磁同步电机性能的影响。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述；

在附图中：一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法，包括以下步骤：

步骤一、定义；选取交流永磁同步电机的永磁体宽度、厚度、导线直径作为优化变量，确定扰动范围、目标函数，指定目标函数权值系数w_μ、w_σ、加权因子和西格玛水平；所述的西格玛水平n=3；

步骤二、测量；采用描述性采样法，按照一定的步长对优化变量在扰动范围内进行规则化采样，模拟不确定性扰动带来的干扰对电机尺寸参数影响，进行测量运算评估，并按照现实问题的概率分布进行反变换，重新排序；