开关磁阻电机结构参数优化方法及装置与流程

技术特征：

1.一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

方法包括的步骤如下：

(1)计算开关磁阻电机(SRM)的初始结构参数；

(2)在步骤(1)的电机初始结构参数中选取待优化的结构参数；

(3)针对步骤(1)中所得电机初始结构参数建立电机有限元模型，仿真得到电机的性能参数：效率η和转矩脉动系数δ；

(4)根据步骤(2)、(3)所得的电机待优化结构参数和性能参数，构建样本数据；

(5)根据步骤(4)中样本数据，运用果蝇算法优化极限学习机算法(FOA-ELM)训练样本数据，得到待优化的开关磁阻电机模型；

(6)根据步骤(5)中所得待优化的开关磁阻电机模型，以电机待优化结构参数为优化对象，以效率η和转矩脉动系数δ为优化目标，运用递减步长混沌映射果蝇算法对其进行优化，得到开关磁阻电机的最优结构参数。

2.如权利要求1所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(6)中的递减步长混沌映射果蝇算法包括如下步骤：

(6-1)初始化参数；

(6-2)初始化果蝇个体的位置；

(6-3)判断果蝇个体的位置是否能保证电机具有正反启动能力；

(6-4)计算果蝇个体味道浓度判断值；

(6-5)运用FOA-ELM模型，计算果蝇个体的味道浓度；

(6-6)计算果蝇最佳味道浓度值且更新果蝇群体的初始位置；

(6-7)计算果蝇群体平均味道浓度和味道浓度方差；

(6-8)判断味道浓度方差是否小于方差阈值且混沌遍历次数M是否大于零，若满足执行步骤(6-9)，不满足直接转步骤(6-12)；

(6-9)果蝇个体位置经混沌映射变换为搜索空间内的新位置；

(6-10)计算果蝇个体新位置的味道浓度判断值。

(6-11)调用FOA-ELM模型，计算果蝇个体新位置的味道浓度。

(6-12)重复步骤(6-4)、(6-5)并判断果蝇新个体的味道浓度是否优于最佳味道浓度值，若优于则更新果蝇最佳味道浓度和果蝇群体初始位置，不满足返回步骤(6-9)；

(6-13)判断果蝇个体是否全部经过混沌映射变换，若满足执行步骤(6-14)，不满足返回步骤(6-9)；

(6-14)进入迭代寻优。判断当前迭代次数是否等于最大迭代次数Maxgen，若满足保留最佳味道浓度值和果蝇个体的位置，算法结束；不满足返回步骤(6-2)～(6-13)。

3.如权利要求2所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述递减步长混沌映射果蝇算法步骤(6-14)迭代寻优中引入递减步长因子，所述递减步长因子为：

$L=\frac{L_0}{-\lg {\[k\·\left(\frac{N+m-n}{N}\right)\]}^P}---\left(1\right)$

式中：L为步长；L₀为初始步长；k为调节系数，且k∈(0,1)；P为调节因子，P∈(1,10)且为整数；m为调整因子，m∈(0,1)；N为最大迭代次数，n为当前迭代次数。

4.如权利要求1所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，根据传统电机设计方法和开关磁阻电机的技术指标计算电机的初始结构参数，初始结构参数包括：转子外径D_a、定子外径D_s、铁芯叠长l_a、气隙g、定子极弧β_s、转子极弧β_r、定子极宽b_ps、定子轭高h_cs、转子极宽b_pr、转子轭高h_cr、轴径D_i、定子槽深d_s。

5.如权利要求4所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，选取定子极弧β_s和转子极弧β_r作为开关磁阻电机待优化的结构参数。

6.如权利要求5所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(3)中，根据开关磁阻电机初始结构参数建立开关磁阻电机有限元模型，在满足电机具有正反启动能力的情况下，改变有限元模型中定子极弧β_s和转子极弧β_r，得到不同定转子极弧对应的效率η和转矩脉动系数δ。

7.如权利要求6所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(4)中，选取的电机待优化结构参数定子极弧β_s和转子极弧β_r作如下数据处理：

$S=\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{\β}}_s^2+{\mathrm{\β}}_r^2}}---\left(2\right)$

式中：S为味道浓度判断值。

以式(2)计算得到的味道浓度判断值S及步骤(3)中得到的效率η和转矩脉动系数δ构建样本数据(S、η、δ)。

8.如权利要求7所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(5)中，以味道浓度判断值S作为FOA-ELM的输入，以电机待优化结构参数定子极弧β_s和转子极弧β_r所对应的效率η和转矩脉动系数δ作为FOA-ELM的输出，训练样本数据，得到待优化的开关磁阻电机模型。

9.如权利要求8所述的一种开关磁阻电机结构参数优化方法，其特征在于：

所述步骤(6)中，构建目标函数如下：

$F\left(S\right)=e^{w_1{f}_1\left(S\right)+w_2\[1-f_2\left(S\right)\]}---\left(3\right)$

式中：设δ＝f₁(S)，η＝f₂(S)，w₁和w₂分别为转矩脉动系数δ和效率η对应的权重系数，且w₁+w₂＝1；以定子极弧β_s、转子极弧β_r为优化对象，利用递减步长混沌映射果蝇算法对电机模型进行优化，求目标函数F(S)的极小值，即可得到最优的待优化结构参数。

10.一种开关磁阻电机结构参数优化装置，其特征在于，包括：微处理器、输入设备、显示器以及直流稳压电源；

所述微处理器分别与输入设备和显示器相连；

所述微处理器，用于计算开关磁阻电机的初始结构参数；根据初始结构参数建立开关磁阻电机的有限元模型，仿真得到性能参数效率η和转矩脉动系数δ；根据待优化结构参数和性能参数构建样本数据；运用FOA-ELM(果蝇算法优化极限学习机)训练样本数据，得到待优化的开关磁阻电机模型；根据待优化的开关磁阻电机模型，以待优化的电机结构参数为优化对象，以性能参数效率η和转矩脉动系数δ为优化目标，运用递减步长混沌映射果蝇算法对电机模型进行参数优化，得到优化结果。

所述输入设备，用于输入开关磁阻电机的技术指标、选取待优化的结构参数及确定各优化对象的权重系数等。

所述显示器，用于显示优化过程的中间结果及最终的优化结构参数。

所述直流稳压电源，用于为所述微处理器、输入设备及显示器提供电源。