基于云計(jì)算的電機(jī)智能設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、高性能電工裝備的研發(fā)制造能夠促使我國從電工裝備大國向電工裝備強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，符合中國智能制造大背景下的中國國情。電機(jī)作為典型電工裝備對(duì)其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)有利于它們的研發(fā)制造、投入生產(chǎn)。傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)多采用等效磁路數(shù)值分析和根據(jù)正交表手動(dòng)計(jì)算設(shè)計(jì)再比較分析的方法，這類分析方法優(yōu)化設(shè)計(jì)周期長、設(shè)計(jì)過程繁瑣且準(zhǔn)確度較低。
　　而實(shí)際研發(fā)工程中電機(jī)的智能研究設(shè)計(jì)往往是計(jì)算量大的數(shù)據(jù)密集型模式計(jì)算。具有彈性、動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展等特性的云平臺(tái)并行高性能計(jì)算可以

2、提供高效、即時(shí)的計(jì)算資源，將計(jì)算任務(wù)分配給多臺(tái)虛擬機(jī)并行運(yùn)行可顯著縮短設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間。智能算法設(shè)計(jì)可程序化優(yōu)化設(shè)計(jì)電機(jī)，該方法具有設(shè)計(jì)周期短、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。所以本文提出基于云計(jì)算的電機(jī)智能設(shè)計(jì)研究方法。
　　本文第一章在保證測(cè)試環(huán)境完全相同的情況下，對(duì)云平臺(tái)資源池中虛擬機(jī)和物理主機(jī)進(jìn)行必要的性能測(cè)試，并對(duì)比分析兩者間的性能差異。第二章根據(jù)理論建立了4極36槽內(nèi)置式徑向永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchron

3、ous Motor，PMSM)二維有限元模型;并對(duì)其電場-磁場等多場耦合仿真研究分析。第三章將有限元模型腳本文件作為智能算法的子程序，實(shí)現(xiàn)有限元模型和智能算法主程序數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞更新從而智能設(shè)計(jì)PMSM;分別用遺傳算法、粒子群算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三種算法對(duì)PMSM同一設(shè)計(jì)問題進(jìn)行智能設(shè)計(jì)研究。第四章在前一章的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行電機(jī)智能設(shè)計(jì)的云調(diào)度研究，分別進(jìn)行復(fù)雜單任務(wù)的云平臺(tái)調(diào)度研究和多個(gè)簡單任務(wù)的云平臺(tái)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)的電機(jī)智能設(shè)計(jì)研

4、究。
　　性能測(cè)試表明虛擬機(jī)性能相對(duì)物理主機(jī)存在損耗，但是損耗相較于云平臺(tái)虛擬機(jī)資源帶來的計(jì)算性能提升可以被用戶接受。通過仿真分析遺傳算法、粒子群算法尋優(yōu)后得到電機(jī)設(shè)計(jì)問題的最優(yōu)解，符合理論推導(dǎo)判斷;兩種算法省去了繁瑣重復(fù)的有限元手動(dòng)更新計(jì)算，縮短了電機(jī)設(shè)計(jì)研究時(shí)間并提高了電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的精確度。通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、驗(yàn)證和訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)而擬合出函數(shù)關(guān)系，其能夠進(jìn)行電機(jī)的智能預(yù)測(cè)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)PMSM案例驗(yàn)證了將單任務(wù)分解為多個(gè)子