专利名称：低压电动机保护装置快速确定的方法
技术领域：
本发明属于机械制造领域，涉及的是一种低压电动机快速确定的方法。
背景技术：
在当前的国际制造业领域，设计与制造技术正在从传统方法向先进制造技术方向发展，制造业的信息化和全球化已成为制造业发展的一个重要趋势。制造企业信息化建设的核心是产品的数字化设计、制造及相关数字化技术的集成。产品快速开发技术的研究正逐渐成为企业设计应用的热点，也是企业创新能力提升所必要的工具。产品的设计过程是创造性地建立满足功能要求技术系统的活动过程。低压电动机保护装置的产品设计是影响产品性能、质量、成本和企业经济效益的一项重要工作，产品能否满足客户要求，能否快速响应市场变化，在很大程度上取决于产品的快速设计工作。经对现有技术的文献检索发现，对于产品快速设计的关键技术，美国MIT机械工程系N. P. Suh教授提出了设计理论，即把整个产品设计的过程分为四个域，分别为客户域 (Customer Domain)、功能域(Functional Domain)、结构域(Physical Domain)禾口过禾呈域 (Process Domain)。整个产品设计过程就是彼此相邻的两个域之间参数的相互映射的过程。Dumm提出了模糊C均值算法，经Bezdek将其推广与发展，它本质上是一种局部迭代寻优算法。佐治亚理工学院Goel等研制的Kritik设计支持系统，该系统采用的是模块实例推理方法。天津大学杨泽平研究了微机变压器模块化设计方案，模块化设计使微机变压器的保护思路更加清晰，提高了保护软件的设计效率和可靠性。浙江大学廖怀洲研究了充分利用已有零部件进行参数化设计方案，增加变型设计零部件和标准的比例，用尽可能少的零部件，组合成尽可能多种类的产品。已有的快速设计方法只能有效的解决局部环节的设计问题，没有将快速设计关键技术系统的集成在一起。在低压电动机保护装置设计方面尚未应用，缺少完整的低压电动机保护装置快速设计的方案，有待改进提高以满足实际的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有低压电动机保护装置设计中的不足，提出一种低压电动机保护装置快速确定的方法，以满足客户多样化的需求，以及高产品质量和敏捷性的要求。同时使企业在产品设计过程中使用已经设计过的现成工艺，降低设计费用和生产周期。为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是—种低压电动机保护装置快速确定的方法，其包括以下步骤1)基于公理化理论对低压电动机保护装置功能模块进行划分根据公理化理论、已知的当前约束以及低压电动机保护装置设计知识库，得到满足独立公理的关系矩阵，分解低压电动机保护装置功能模块和结构域直到最底层，得到符合设计要求的无耦合或可解耦的关系矩阵；2)基于模糊聚类分析方法将客户需求向功能模块映射
模糊聚类分析根据不同的特征把客户需求分成不同的类群，特征可以是客户基本特征、客户价值特征以及客户行为特征，通过客户需求向功能模块映射的关系特性矩阵将步骤1)中低压电动机保护装置功能模块和客户需求联系起来；3)基于模块实例推理低压电动机保护装置配置建立模块化产品实例检索库，其必须能有效地表达在配置设计过程中所需的各类信息，为确定低压电动机保护装置提供实例检索；4)运用参数化技术利用尺寸约束和产品元器件关键标识符将低压电动机保护装置通用电路模块参数化；5)低压电动机反时限保护算法计算出低压电动机反时限保护时间参数，及时进行保护动作；6)根据客户需求检索产品实例检索库，获得低压电动机保护装置，或者，若没有相应实例则实施步骤1)-5)中的至少一项修改产品实例检索库。所述步骤2、中的关系特性矩阵若不符合独立公理的耦合映射，应当进行解耦，其可以采用最佳聚类数的聚类算法解耦，包括第一阶段确定聚类算法的最佳聚类数输入样本数据输出样本聚类中心，样本最佳聚类数步骤1采用欧式距离公式计算所有样本数据点之间的欧式距离，生成欧式距离矩阵；步骤2采用离差平方和方法，计算样本数据类间的链接距离，并生成分层聚类树，该步具体思想为设有N个样本，初始时N个样本各为一类，然后按照离差平方和距离计算公式计算他们之间的距离，将距离最小的类并为一新类，再计算并类后的新类和其他类的距离，又将距离最小的两类合并，如此往复，直到将N个样本合并成一类为止，离差平方和距离计算公式^坌！^⑶-Aj(X^-Iw)
权利要求
1.一种低压电动机保护装置快速确定的方法，其特征在于其包括以下步骤1)基于公理化理论对低压电动机保护装置功能模块进行划分根据公理化理论、已知的当前约束以及低压电动机保护装置设计知识库，得到满足独立公理的关系矩阵，分解低压电动机保护装置功能模块和结构域直到最底层，得到符合设计要求的无耦合或可解耦的关系矩阵；2)基于模糊聚类分析方法将客户需求向功能模块映射模糊聚类分析根据不同的特征把客户需求分成不同的类群，特征是客户基本特征、客户价值特征以及客户行为特征，通过客户需求向功能模块映射的关系特性矩阵将步骤1) 中低压电动机保护装置功能模块和客户需求联系起来；3)基于模块实例推理低压电动机保护装置配置建立模块化产品实例检索库，其必须能有效地表达在配置设计过程中所需的各类信息，为确定低压电动机保护装置提供实例检索；4)运用参数化技术利用尺寸约束和产品元器件关键标识符将低压电动机保护装置通用电路模块参数化；5)低压电动机反时限保护算法计算出低压电动机反时限保护时间参数，及时进行保护动作；6)根据客户需求检索产品实例检索库，获得低压电动机保护装置，或者，若没有相应实例则实施步骤1)-5)中的至少一项修改产品实例检索库。
2.如权利要求1所述的低压电动机保护装置快速确定的方法，其特征在于所述步骤 2)中的关系特性矩阵若不符合独立公理的耦合映射，应当进行解耦，其采用最佳聚类数的聚类算法解耦，包括第一阶段确定聚类算法的最佳聚类数输入样本数据输出样本聚类中心，样本最佳聚类数步骤1采用欧式距离公式计算所有样本数据点之间的欧式距离，生成欧式距离矩阵；步骤2采用离差平方和方法，计算样本数据类间的链接距离，并生成分层聚类树，该步具体思想为设有N个样本，初始时N个样本各为一类，然后按照离差平方和距离计算公式计算他们之间的距离，将距离最小的类并为一新类，再计算并类后的新类和其他类的距离，又将距离最小的两类合并，如此往复，直到将N个样本合并成一类为止，离差平方和距离计算公式A=if:te)-〒w)(x^-iw)t=\ a=l将N个样本分成k个类C1; C2，. . .，Ck，式中用Zg表示Ct中的第i个样本，Nt表示Ct 中的样本个数，是Ct的重心；步骤3根据链接距离计算值切割分层聚类树，得到不同的样本分割结果；步骤4根据F统计量公式计算不同分割结果下的F统计量值，跟据计算结果，最大F统计量值对应最佳分类结果，由此获得样本数据最佳聚类数和相应的聚类结果；为第j类中样本丄)与中心-(,)的-0)t距离；第二阶段执行标准最佳聚类数的聚类算法输入加权指数m、样本数据集、算法迭代终止条件ε、样本最佳聚类数输出聚类中心矩阵V、模糊划分矩阵U步骤1以执行算法第一阶段后获得的值为初始化条件，并输入样本数据集X，终止条件 ε >0，加权指数111;步骤2利用下述公式计算样本与聚类中心的距离，式中1彡i彡C，1彡j彡η ； 步骤3令《⑴)，修正UG+1)， 1ILdA(xJ^v)I (xJ^r)2dt >0VO O ---I 4Λ；步骤4对UQ)更新聚类中心阵Γ = {v,('+1)j户1户1式中1彡i彡c，Ua)表示1次迭代后的隶属度矩阵，为1+1次迭代后的聚类重心； 步骤5若I |ν(1+1)-νω I I ( ε，则停止迭代，否则执行1 = 1+1，跳转步骤2， 确定低压电动机保护器功构单元聚类特征耦合关联矩阵，cIlC12 ■■ c\nC = [CpC2,...,^]=c2lc22 ■■ c2ncn2 ·.cnn基于最佳聚类数的聚类算法进行解耦后得到非耦合映射，A=Cx FME =cIl 0C21 cIl0 \fFME, λ0FME,\cnl cn2 ... c 皿严nJ
3.如权利要求1所述的低压电动机保护装置快速确定的方法，其特征在于所述步骤 3)，包括:产品实例检索库中的实例；用 Ck = {akl, ak2，. . .，aki,. . .，akn}，k = 1，2，. . .，m.表示，3其中m表示当前实例库中的实例数，aki(i=l,2, ···，!!)是实例Ck的属性，用一个三元向量组表示 = (Pi，Wi，Xi)，其中Pi表示属性名，Wi表示属性的权重值，Xi表示属性值；客户产品需求；用Q0= {a01,a02,... ,a0i}表示，根据客户需求和实例Ck进行相似度计算，检索最符合客户需求的实例；相似度计算J, (0。,Q) = ^|;[m^( . )]，其中Sfe0i. aki)为对象知和知的相似度，当他们属性值相同的时候相似度为1，不同的时候相似度为0 ； 比较相似度，选择最相似的模块实例，修改后重新存入模块库。
4.如权利要求1所述的低压电动机保护装置快速确定的方法，其特征在于所述步骤 4)，包括对同一个功能的低压电动机保护装置通用电路作归纳，将其分成几类，在同一构建方式中，把元器件型号不同，形状相同的电路模块归为一类，以此确定修改参数；根据公理化设计理论划分结果，将与功能域相关的各个通用电路模块进行有效地关联，构成低压电动机保护装置电路，选择需要修改的低压电动机局部电路模块，根据前述确定的修改参数对通用电路模块进行修改，使得原有的局部设计得以重用；实例参数化修改后，将电脑辅助设计系统修改过的最优实例保存为新的实例，扩充产品实例检索库。
全文摘要
一种低压电动机保护装置快速确定的方法，其基于公理化理论对低压电动机保护装置功能模块进行划分，得到符合设计要求的无耦合或可解耦的关系矩阵；基于模糊聚类分析方法将客户需求向功能模块映射获得关系特性矩阵；基于模块实例推理低压电动机保护装置配置，建立产品实例检索库；运用参数化技术利用尺寸约束和产品元器件关键标识符将低压电动机保护装置通用电路模块参数化；计算出低压电动机反时限保护时间参数，及时进行保护动作；根据客户需求检索产品实例检索库，获得低压电动机保护装置或修改产品实例检索的相应信息模型。本发明满足了客户多样化的需求，同时在产品设计过程中使用已经设计过的现成工艺，降低设计费用和生产周期。
文档编号G06F17/50GK102222139SQ20111015025
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者余闯, 刘雪梅, 张剑, 徐立云, 李爱平, 谢楠, 陈海江 申请人:同济大学