[发明专利]基于博弈论的电机优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机优化设计和制造技术领域。

背景技术

随着优化算法的不断发展，针对多个互相冲突的目标同时进行优化，得到设计方案Pareto解集的电机优化设计方法成为近年研究的热点。这种多目标优化设计方法可以求解出满足约束条件的非劣设计方案集，设计人员可以根据实际需要灵活地从中选择适合的设计方案。不过为了保证解的分散性，这种多目标优化算法得到的非劣解数量较多，从中选择最优解需要很强的专业知识和较长的时间。

研究从非劣解中搜索最优解的算法能够减小劳动强度、缩短开发周期。日本学者Tomoyuki Miyamoto在Selection of an Optimal Solution for Multiobjective ElectromagneticApparatus Design Based on Game Theory一文中提出了一种基于博弈论搜索电机最优设计方案的方法，采用非合作博弈的思想，以纳什均衡解作为电机的最优设计方案，有一定创新性并取得了较好的效果。电机优化设计中不同优化目标之间往往存在竞争和冲突，如果将优化目标看做博弈方，从纳什均衡解出发，各方都做出适当的让步，对于各方都会有好处。

发明内容

针对传统设计方法的不足，本发明提出一种新的基于博弈论的电机优化设计方法，该种电机优化设计方法，对现有的基于博弈论的电机优化设计方法予以了改进。

本发明采用如下的技术方案：

一种采用博弈论的电机制造方法，包括下列步骤：

第一步：确定电机设计中的待优化变量，建立分目标函数方程和约束方程，电机设计转化为多目标优化问题。

第二步：确定非劣解集，并将其作为博弈论中的策略集。

第三步：将优化目标作为博弈方，分目标函数及望目特征作为各博弈方的效用，按照与各个分目标函数的相关性将设计变量分解为各博弈方的策略，按照上述步骤将电机最佳设计方案求解问题转化成一个博弈问题，其中各博弈方可以互相合作，目的就是要尽可能增大各方的效用。

第四步：采用合作博弈的方法从纳什均衡解出发综合优化各优化目标得出总体最优解。

第五步：按照最优设计方案绘制电机各部分图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆、装配，检验电机实际运行指标并与设计方案给出的指标比较，如其差别大于设定值调整性能计算方程，重新进行优化设计；如其差别小于设定值，方案定型并批量生产。

上述的电机优化设计方法，第一步中，可以针对电机的成本和效率指标进行优化，建立下列分目标函数方程，将电机设计转化为多目标优化问题min F(x)＝min[f₁(x)，f₂(x)]：

f₁＝K_CuG_Cu+K_FeG_Fe+K_AlG_Al

f2=η=11+PCu*+PAl*+PFe*+Pfw*+Ps*]]>

式中K_Cu、K_Fe、K_Al——分别为铜、铁、铝的单价；G_Cu、G_Fe、G_Al——分别为每台电机铜、铁、铝的重量；η——电机效率；——分别为每台电机定子铜损耗、转子铝损耗、铁损耗、风摩损耗和杂散损耗；