基于多支持向量机的直线电机结构优化设计

【摘要】永磁同步直线电机被广泛应用于现代机床、交通运输、物流运输装置及各种信息设备中。直线电机因为其推力大、结构简单、效率高等特点,成为一种新型驱动技术。由于端部效应和齿槽效应,直线电机的推力极易产生波动,影响电机的性能,因此抑制直线电机的推力波动具有十分重要的意义。本文通过分析永磁同步直线电机的结构特征,提出一种优化电机结构的方法,试图通过改善电机结构参数抑制齿槽转矩脉动,进而减少推力波动。文中建立电机结构参数与齿槽力谐波特征量的多输出支持向量机模型,在保证电机工作效率的前提下,逆向计算电机结构参数范围。以谐波畸变率不超过2%为边界条件,利用决策树算法计算符合要求的电机结构参数值,并对优化后电机进行有限元仿真,分析电机的推力波动率,验证该方法的可行性。主要研究内容如下：首先,采用有限元法建立电机计算模型,对电机参数变化引起的电机输出量变化做初步探索,判断影响电机推力的结构参数。以有限元模型为计算基础,利用正交实验和随机实验获得用于直线电机建模的样本数据。其次,为了建立直线电机的非参数模型,解决电机结构优化过程中电机结构参数与性能参数的数据快速提供问题,引入多支持向量机回归机。在分析各个核函数优缺点的基础上,综合应用高阶多项式核函数的插值能力和低阶多项式核函数的外推能力,建立一种新的组合核函数,提高回归机的泛化能力和学习能力,实现输入数据和输出数据的多输入多输出,为优化过程提供高精度的样本数据。最后,分析电机输出参数的边界条件,利用决策树算法建立逆向计算模型,通过不断缩减电机结构参数范围,筛选使推力波动减小的电机结构参数值。对优化后电机进行有限元仿真,计算其电机模型的推力波动率。研究表明,以有限元为计算手段,采用多支持向量机回归机建立直线电机非参数模型,并以该模型为基础逆向优化电机结构参数的方法,为永磁同步直线电机的空间谐波抑制和结构精细化逆向定量计算设计提供了一种新思路,可用于解决直线电机的推力波动问题。
【作者】汪娅骅；
【导师】赵吉文；
【作者基本信息】安徽大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】直线电机；多支持向量机；组合核函数；决策树；结构优化；

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