[发明专利]基于多目标混合模拟退火算法的单相异步电机设计方法

摘要

基于多目标混合模拟退火算法的单相异步电机设计方法，包括以下步骤：确定待优化的变量、构建染色体和种群；设定模拟退火的初始温度T0，预设种群迭代世代阈值；评价当前种群中的所有染色体；设定满意解期望值，寻找满意解；对种群扰动、决定染色体的取舍；获取当前种群中染色体的数量，随机生成染色体形成新种群；以新种群作为当前种群，寻找非劣解集；分段退火。本发明具有对工程师的经验依赖程度低、设计周期短、设计成本低、设计过程操作简单、易于推广的优点。

主权项

1.基于多目标混合模拟退火算法的单相异步电机设计方法，包括以下步骤：1)、确定n个待优化的变量X₁，X₂，...，X_i，...，X_n，分别设定各变量的取值范围；在各变量的取值范围内分别随机生成m个变量值X_i＝{x_i1，x_i2，...，x_ii，...x_im}，其中X_i为第i个变量，x_ii为变量X_i的第i个变量值；以每个变量的一个变量值为元素、组成具有n个元素的变量组Q_j＝{x_1j，x_2j，...，x_ij，...x_mj}，x_ij为i个变量的第j个变量值；m个变量值组成一个变量种群，m由人为设定；对变量组中的所有数值分别进行二进制编码，变量组转化为染色体，一个二进制编码称为染色体中的一个个体；2)、设定模拟退火的初始温度T₀，预设种群迭代世代阈值；3)、评价当前种群中的所有染色体；(3.1)、预设电机的槽满率目标值；(3.2)、获取当前染色体，并将当前染色体对应的二进制编码转换为十进制数值；(3.3)、判断当前染色体对应的十进制数值是否小于槽满率目标值，若是，则保留当前染色体；若否，则删除当前染色体，并再次随机生成一组变量组，并将新生成的变量组编码、形成当前染色体，重复执行步骤(3.2)-(3.3)；(3.4)、获取种群中的下一个染色体作为当前染色体，重复执行步骤(3.2)-(3.4)，直至种群中所有染色体对应的十进制数均小于槽满率目标值；(3.5)、对种群中的所有的十进制数值的染色体进行电磁计算，得出效率f_η、功率因数起动转矩倍数最大转矩倍数起动电流倍数槽满率f_ff、成本f_cost；y₁＝f_η＝(效率_计算值-效率_目标标)²y₆＝f_cost＝(成本_计算值-成本_目标标)²并计算评价函数其中n＝1...6；4)、设定满意解期望值，该满意解期望值接近1；判断J_n(n＝1～6)是否小于满意解期望值，若是，则进入步骤5)；若否，则输出与评价函数对应的待优化变量的满意解；5)、对种群扰动、决定染色体的取舍；(5.1)、获取种群中的一个染色体作为当前染色体；(5.2)、对当前染色体中的两个个体进行交叉变异，生成两个新个体；分别计算这两个个体的objn(objn是评价函数的个数，这里是6)个评价函数和objn个接受概率：P1=1,J1new-J1old≤0exp(-J1new-J1oldT),J1new-J1old>0]]>式中，是交叉变异前个体的第一个目标函数值，是交叉变异后个体的第一个目标函数值，P₁是个体的第一个接受概率；……Pobjn=1,Jobjnnew-Jobjnold≤0exp(-Jobjnnew-JobjnoldT),Jobjnnew-Jobjnold>0]]>式中，是交叉变异前个体的第objn个目标函数值，是交叉变异后个体的第objn个目标函数值，P_objn是个体的第objn个接受概率；(5.3)、遍历当前染色体中所有交叉变异后的个体，以决定当前染色体的取舍；(5.3.1)在温度T_k下，获取第一个交叉变异后的个体作为当前个体；(5.3.2)判断是否有P_i＞RAN(1，0)(i＝1，2…objn)，若是，则接受新个体，若否保留旧个体；(5.3.3)、获取下一个交叉变异后的个体，重复执行步骤(5.3.1)-(5.3.2)，直到最后一个交叉变异后的个体；(5.3.4)、判断当前染色体中是否有新个体替换旧个体，若是，则进入下一步；若否，则删除当前染色体；(5.3.5)、此操作遍历所有染色体，进入步骤6；6)、获取当前种群中染色体的数量m′，若m′＜m则随机生成m-m′组染色体、形成新种群；7)、以新种群作为当前种群，判断当前的迭代世代是否小于迭代世代阈值，若是，则进入步骤8)；若否，则将染色体转换为十进制数后，输出与评价函数对应的待优化变量的非劣解集；8)、在高温区，使用经典退火方式，降温公式为：这样使温度下降缓慢；在低温区，使用快速退火方式：降温公式为：式中T₀为初始温度，α取2；重复执行步骤3)-7)。