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文档简介

1、第5讲 电机数值优化设计(一)电机设计的高级阶段电机优化设计定义 电机的优化设计是从特定的优化目标出发，在满足性能要求的前提下，计算机根据电机设计的数学模型，利用最优化数学方法自动迅速得到一个最优设计方案，使某项或某些经济技术指标最优。“最优”的局限(1) (1)“最优”方案是从特定的角度出发，在一定的条件下，对某些指标进行衡量，得到的结果。因此，不能要求“最优方案”在任何条件下都比其它方案更为优秀。例如，我们不可能设计出效率最高，成本又最低的电机。“最优”的局限(2) (2)求解“最优”方案，就是求电机设计数学模型的全局最优点。然而，任何优化方法，对于非线性问题(工程设计问题绝大多数属于此类

2、)不能保证达到全局最优点。数学上的全局极值点不能达到，工程上的最优方案就无从谈起。 (3)虽然最优化方法不能保证求出全局最优，但毕竟最优化方法是从成千上万个方案中优中选优，得出的最后方案肯定比初始方案好，比手算的结果好，因此，优化设计的结果也就是最优方案。电机优化方法的三个步骤 (1)要确定最优方案的标准，构造出相应的数学模型，哪些量可以改变，有些什么限制等，这是优化设计的关键问题。 (2)分析数学模型，选择合适的求解方法，以便迅速求出最优方案。这里要综合考虑算法的收敛性、通用性、稳定性及算法的效率、评价最优的标准等问题。 (3)最后，编制计算机程序、上机、调试，求得具体方案。5.1 电机优化

3、的数学模型 电机优化设计可归结为静态和确定型的非线性优化问题：式中 目标函数； 不等式约束条件； n维独立设计变量； n维欧几里德空间； (5-1) s.t. 是“Subject to”，意思为“约束到”。 5.1.1设计变量选取设计变量的个数要恰当;设计变量应对设计指标有较大影响;设计变量的变化范围应该比较容易确定;设计变量应是一组能唯一确定一个设计方案的互相独立的基本参量；优先考虑和选择连续变化的量。三相异步电机的设计变量三相异步电机设计中可以选作设计变量的参数有： 定子内径 铁心有效长 每槽导线数 定子齿磁密 转子齿磁密 定子轭磁密 定子绕组电流密度 转子导条电流密度 气隙磁密 ，等等。三相异步电机的设计变量实例=(5-2)5.1.2 约束条件等式约束不等式约束m0;X0-给定初始点 坐标轮换法概念明确，编程简单，但收敛速度和目标函数特性、初始点位置有关：若目标函数为圆或一个椭圆，即目标函数中不含有 项，则坐标轮换法迭代一次即可得到最优点(图5-6a)；反之，如果目标函数中含有 项，则要经过多次迭代循环才能得到最优点(图5-6b)。 特别需要强调的是，目标函数出现“脊线”(图5-6c)时，沿“脊线”方向一步可达最优，但坐标轮换法总是平行于某坐标轴搜索，不能沿脊线前进搜索；反之，若从X0前进一步，恰好到达脊线上的点X，用坐标轮换法无法找到比X更好的点，因而无法继续向

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