论文摘要
永磁调速器是一种先进的调速节能产品。除传递效率高外,还具备许多其他调速设备不具备的优点,如高安全性和高可靠性、低故障率、长寿命、维护成本低、可在严酷条件下运行等。在保证永磁调速器电磁性能的基础上,优化结构参数、改进磁路及生产工艺、进一步提高产品性能具有重要的实际意义。永磁调速器的结构参数优化是一个复杂的非线性多维空间优化问题,本文重点研究了基于智能算法的永磁调速器建模和优化设计问题。利用有限元软件ANSYS建立了永磁调速器的三维有限元模型,对永磁调速器的电磁场分布进行了三维有限元仿真,分析了永磁调速器的磁场分布、涡流分布、热分布,同时计算了永磁调速器在额定转速下的输出扭矩和损耗功率,并深入分析了永磁调速器结构参数变化对其性能的影响。为了降低智能优化算法的计算成本,本文提出了基于智能非线性回归算法的永磁调速器建模方法。利用BP神经网络、模糊自适应神经网络和支持向量机建立了永磁调速器的非线性回归模型,并将基于这三种非线性回归模型的结果与有限元分析结果相比较,对三种方法的结构、建模效率、训练精度、预测性能及在参数分析中的应用作了对比分析。实验结果表明,用支持向量回归算法进行预测能够取得比其他方法更好的效果。在此基础上,应用支持向量机为永磁调速器建立了数学模型,为永磁调速器的优化设计奠定了基础。提出了基于智能优化算法的永磁调速器优化设计方法,分别应用粒子群算法和混沌搜索算法对永磁调速器主要结构参数进行了优化设计,实验结果表明,应用混沌搜索算法优化永磁调速器结构参数更具有优越性。最后在有限元软件ANSYS环境下对优化后的永磁调速器进行了电磁场仿真,并与样机的仿真结果进行了对比分析,验证了支持向量机建模和应用混沌搜索算法优化永磁调速器结构参数的合理性与有效性。
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摘要Abstract目录第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.2 永磁调速器的发展及研究现状1.3 永磁调速器建模与优化设计技术的发展及现状1.3.1 建模方法1.3.2 优化设计方法1.4 本文主要研究内容及所做的主要工作第2章 永磁调速器原理2.1 永磁调速器结构2.2 永磁调速器的工作原理2.3 永磁调速器的分类2.4 本章小结第3章 永磁调速器有限元建模与仿真研究3.1 电磁场有限元原理3.1.1 三维磁场中的有限元方法3.1.2 有限元软件ANSYS介绍3.2 基于有限元方法的永磁调速器仿真研究3.2.1 永磁调速器ANSYS有限元建模3.2.2 永磁调速器磁感应强度分布仿真分析3.2.3 永磁调速器涡流分布仿真分析3.2.4 永磁调速器热分布仿真分析3.2.5 永磁调速器受力分布仿真分析3.3 永磁调速器的参数分析3.3.1 铜盘厚度对损耗功率和输出扭矩的影响3.3.2 磁极个数对损耗功率和输出扭矩的影响3.3.3 永磁体厚度对损耗功率和输出扭矩的影响3.4 永磁调速器的正交试验设计与优化3.4.1 永磁调速器的正交试验设计3.4.2 极差分析3.4.3 直观分析3.4.4 正交试验设计优化设计方案的选择3.5 本章小结第4章 永磁调速器非线性建模方法研究4.1 训练样本的选择4.2 基于BP神经网络的永磁调速器回归模型4.2.1 人工神经网络简介4.2.2 应用BP神经网络建立永磁调速器回归模型4.3 基于自适应模糊神经网络的永磁调速器回归模型4.4 基于支持向量机的永磁调速器回归模型4.4.1 支持向量机分类算法4.4.2 支持向量机回归算法4.4.3 应用支持向量机建立永磁调速器回归模型4.5 三种非线性建模方法比较4.5.1 结构比较4.5.2 算法比较4.5.3 经验风险最小化和结构风险最小化4.5.4 建模效率比较4.5.5 建模精度和推广性比较4.5.6 三种建模方法在参数分析应用中的比较4.6 本章小结第5章 永磁调速器优化方法研究5.1 粒子群算法5.2 混沌理论5.2.1 混沌的概念5.2.2 基于混沌理论的优化算法5.3 永磁调速器的优化5.3.1 目标函数的建立5.3.2 基于支持向量机和粒子群算法的永磁调速器结构参数优化5.3.3 基于支持向量机和混沌搜索算法的永磁调速器结构参数优化5.4 优化结果5.4.1 优化结果比较和分析5.4.2 优化前后永磁调速器对比分析5.5 本章小结第6章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献致谢攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的论文
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