[发明专利]一种基于遗传算法和DC-DC变换器建模的参数优化设计方法

摘要

本发明涉及DC‑DC变换器的参数优化设计领域，尤其是一种基于遗传算法和DC‑DC变换器建模的参数优化设计方法，选取DC‑DC变换器的基本拓扑中的电感、电容以及负载电阻作为主要优化参数，采用遗传算法结合DC‑DC变换器建模对参数进行优化设计。衡量DC‑DC变换器工作性能的指标有纹波、阻尼系数等，这些指标可以根据设计需要通过建模得出。该方法有利于对DC‑DC变换器进行参数优化设计，在满足性能要求的前提下，提高设计效率，节约设计成本。

主权项

1.一种基于遗传算法和DC‑DC变换器建模的参数优化设计方法，其特征在于其步骤如下：(1)：选取DC‑DC变换器基本拓扑电路中的电感L、电容C和电阻R作为影响变换器最终工作性能指标的优化变量，每一组电感L、电容C和电阻R的取值作为种群中的一个个体，定义I＝(L C R)，设置进化代数计数器t＝0，设置最大进化代数T，进化初始化，产生初始种群；(2)：定义适应函数：定义一个函数适应度函数F(I)，用于计算步骤(1)得到的初始种群P(t)中各个个体的适应度F(I)，衡量DC‑DC变换器性能指标；(3)：对初始种群中的每个个体进行二进制编码，将参数表示为基于字符集{0，1}构成的染色体位串，然后对染色体进行遗传操作，所述遗传操作包括选择、杂交和变异；(3.1)选择：计算出当代种群中每个个体的适应度值，然后将当代种群中所有个体(假设共M个)按适应度F(I)与所有适应度值之和所成比例的依次组成一个圆形的轮盘，随机转动轮盘中心的指针，当指针停下来的时候，指针所指向的个体就是被选中的个体，将转动M次，选出M个个体后代；(3.2)杂交：首先在当代种群中随机抽取两个要交配的个体，作为交叉操作的父个体，对匹配的位串进行杂交繁殖，产生一对新的位串(即基因)；具体操作过程如下：设个体的基因长度为N，在[0,N]的范围内，随机地选取一个整数值K作为杂交位置，配对个体在杂交位置处相互交换[K,N]的部分，从而形成新的一对个体；(3.3)变异：定义一个变异算子，对个体进行小概率的替换，即将变异算子作用于群体，使群体中的个体的某些基因值做变动，产生新的等位基因；(4)：对新的种群中的每个个体计算其适应度函数F(I)将新种群中不符合限制条件的个体软色体进行编码修正，对初始种群P(t)进行适应度F(I)计算，对其适应度进行评价，判断是否需要继续进行遗传操作；若否，转到步骤(5)；若是，返回步骤(3)；(5)：把在后代中出现的最高适应度F(I)的个体作为遗传算法进行的结果，记录该个体的参数I，即电感L、电容C和电阻R的取值，这组取值可能是优化问题的解；(6)：对个体进行二进制解码，选取个体，用DC‑DC变换器建模的基本理论和变换器的工作原理对变换器性能进行计算，得到每个个体的输出性能指标，选取优化后的参数。