[发明专利]基于空间分割技术的复杂电工设备优化方法

摘要

本发明涉及一种基于空间分割技术的复杂电工设备优化方法，属于工程优化技术领域。该方法针对大型、复杂的工程电磁场问题性能分析耗时长、不易实现优化设计的难点，根据每个设计变量的变化范围，将整体设计空间细分为若干子设计空间，采用粒子群优化算法和基于自适应采样的Kriging建模技术的结合来寻找全局最优解。子设计空间的引入实现了构建Kriging响应模型及优化过程的并行计算，省时、高效；同时，对于多设计变量的复杂问题，减少了采样的数目，在有限的采样信息下，保证了Kriging模型的高精度，可以最大程度地保证获得全局最优解。

主权项

1.一种基于空间分割技术的复杂电工设备优化方法，其特征在于：所述优化方法是在提出子设计空间的基础上，基于自适应采样的Kriging辅助响应模型和粒子群优化算法的智能优化方法，步骤如下：步骤1：分析实际工程问题，构建优化问题的数学模型，包含确定设计变量的数目及其取值范围，明确目标函数和约束函数；步骤2：确定各个设计变量的设计空间需要细分的个数；步骤3：根据排列组合的原理，产生细分后总的子设计空间数目；根据设计变量的数目，确定所需Kriging模型的精度和每一个子设计空间内的采样数目；步骤4：在每个子设计空间内，本着均匀、随机的原则进行取点、采样；步骤5：进行性能分析，获得每个采样点对应的目标函数值和约束函数值；步骤6：利用上述数据构建Kriging模型并计算其精度，如果模型精度达不到设计要求，则增加采样点，回到步骤5，然后再到步骤6，直至每个子设计空间的Kriging响应模型都能满足设计要求，转到下一个步骤；步骤7：将粒子群优化算法运用到构建的Kriging模型中，寻找每个子设计空间中的最优解；步骤8：根据每个子设计空间模型输出的最优解，确定整体模型的全局最优解；所述的Kriging响应模型采用自适应采样技术，自适应的评价方法如下：Kriging模型的拟合误差用下式表示： | Z ( x ) - Z * ( x ) | ≤ Z 1 - α / 2 σ p 2 ( x ) σ p 2 ( x ) = σ 2 ( 1 + w T ( x ) R w ( x ) - 2 w T ( x ) r ( x ) ) - - - ( 1 ) ; ]]>其中Z*(x)和Z(x)分别代表估计值和真实值；Z1-α/2是α-级标准正态分布的分位数；w(x)和r(x)分别为Kriging的权重矢量和相关系数矢量；R是高斯相关系数函数，σ2是拟合精度的方差；对于每个Kriging模型，利用测试点Xtest来估计其拟合精度；如果测试点不能满足下式，则需要在子设计空间中插入新的采样点Xnew，重新计算并建模，直至所有的测试点都满足要求： X n e w = { x | 2 Z 1 - α / 2 2 σ p ( x ) > ϵ , x ∈ X t e s

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