基于支持向量機(jī)建模的永磁球形電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)能實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)電機(jī)的要求不斷提高，永磁球形電機(jī)的研究受到了普遍的關(guān)注。永磁球形電機(jī)的研究是一個(gè)涉及到電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件工程和數(shù)控加工技術(shù)等多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，其系統(tǒng)本身具有高度非線性、強(qiáng)耦合性和復(fù)雜性。因此，采用傳統(tǒng)的電機(jī)建模方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化計(jì)算時(shí)，在計(jì)算時(shí)間上無法滿足智能優(yōu)化算法大量迭代計(jì)算的要求。本文提出一種基于支持向量機(jī)回歸原理的“非參數(shù)建?！狈椒?，建立了永磁球形電機(jī)

2、的數(shù)學(xué)模型，并利用智能優(yōu)化算法對(duì)永磁球形電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算和仿真驗(yàn)證，為高維非線性復(fù)雜電機(jī)的參數(shù)優(yōu)化研究提供了參考和借鑒。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)針對(duì)一種新型永磁球形電機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用三維有限元法建立了電磁場(chǎng)模型，對(duì)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)單個(gè)定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)轉(zhuǎn)矩線性可疊加的原理建立了整個(gè)球形電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩模型，分析了永磁體和線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣隙大小等對(duì)轉(zhuǎn)矩特性的影響，為電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行

3、優(yōu)化計(jì)算提供了基礎(chǔ)。
　　(2)提出了利用支持向量機(jī)(Support Vector Machine，SVM)進(jìn)行非參數(shù)建模的思想。采用正交試驗(yàn)和均勻分布相結(jié)合的方法以及隨機(jī)法，共生成了200個(gè)樣本空間數(shù)據(jù)用于支持向量機(jī)回歸模型的訓(xùn)練和測(cè)試。利用Libsvm軟件采用默認(rèn)參數(shù)對(duì)球形電機(jī)建立了初步的SVM模型，并在測(cè)試集和訓(xùn)練集上進(jìn)行了回歸驗(yàn)證，結(jié)果表明了對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化的必要性。
　　(3)分析了支持向量機(jī)模型參數(shù)C和δ

4、對(duì)模型精準(zhǔn)度的影響。分別利用網(wǎng)格尋優(yōu)算法、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法對(duì)參數(shù)C和δ進(jìn)行了尋優(yōu)計(jì)算，并對(duì)三種算法的計(jì)算結(jié)果分別在訓(xùn)練集和測(cè)試集進(jìn)行了驗(yàn)證和比較分析，選定了建立永磁球形電機(jī)支持向量機(jī)模型的最優(yōu)參數(shù)。
　　(4)給出了永磁球形電機(jī)的支持向量機(jī)模型的數(shù)學(xué)表示形式，以輸出轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)函數(shù)，分別利用改進(jìn)的遺傳算法、粒子群算法與支持向量機(jī)模型結(jié)合對(duì)電機(jī)本體的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并給出了優(yōu)化計(jì)算結(jié)果。
　　(5)根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)