基于田口算法的内置式永磁同步电机多目标优化设计

内置式永磁同步电机具有效率高、功率密度高、转矩密度高、弱磁调速性能好等优点,在电动汽车驱动领域应用广泛。但由于齿槽转矩和磁阻转矩的存在,相比于其他类型的永磁电机,内置式永磁同步电机的转矩脉动较大,从而影响电机运行的稳定性和使用寿命。为了提高电机的转矩特性,本文提出了基于田口算法的内置式永磁同步电机多目标优化设计。首先,合理选择电机转子关键结构参数作为优化变量。并以电机最大平均转矩、最小转矩脉动、最小齿槽转矩为优化目标,利用田口算法对电机进行优化,最终得到了优化后的转子结构参数。有限元仿真结果证明了所述优化方法的有效性。本文对车用内置式永磁同步电机的优化设计具有一定的理论意义和工程参考价值。

基于变异田口算法的多层吸波材料优化设计

针对田口算法(Taguchi method,TM)处理复杂优化问题时易早熟收敛的缺点,引入遗传算法中的变异思想,提出了一种基于变异机制的田口算法(mutation-based Taguchi method,MTM)。在基本田口算法的基础上,利用变异算子生成参数的水平值,提高算法跳出局部极值的能力。同时,采用自适应内循环机制,多样化算法搜索空间。将改进后的田口算法应用到多层吸波材料的优化设计中。实验结果表明,变异田口算法能够有效跳出局部极值,寻找到全局最优值,综合考虑各个变异方式的寻优效率、寻优精度及稳定性,参数的2水平值高斯变异性能最佳。优化后的多层吸波材料能够达到低反射系数、薄厚度的设计要求。

基于田口算法的超宽带TEM喇叭天线及阵列的优化

田口算法作为一种全局优化算法,具有实现过程简单、收敛速度快等优点。采用田口算法与时域有限差分(FDTD)法结合的方法对超宽带TEM喇叭天线进行了优化,并把优化性能、收敛速度等与整数编码微分进化相应结果进行对比。结果表明田口算法能够寻到最优解,而且其收敛速度是整数编码微分进化收敛速度的近三倍。另外还对六元喇叭天线阵进行了优化,优化后六元阵的性能得到了很大的提高。

基于变异田口算法的阵列天线方向图综合

针对智能优化算法在处理天线阵列综合问题时收敛速度慢、计算次数过多的缺点,引入了田口算法(Taguchi method,TM),设计了一种基于变异机制的田口算法(mutation-based Taguchi method,MTM).变异田口算法利用变异算子产生参数水平值,同时采用自适应内循环机制,既能多样化搜索空间,又能控制算法迭代次数.仿真结果表明:变异田口算法性能可与粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)相比拟,并且计算量大大降低.采用变异田口算法对阵列天线方向图进行了综合设计,能够实现低旁瓣和零陷的目标.

基于田口算法的电磁铁结构的优化设计

电磁铁凭借其快速性和稳定性可作为真空断路器的合闸机构。由于电磁铁的结构参数较多,在过往设计研究中难以考虑各参数对电磁力影响的耦合关系,针对这一问题,提出了一种基于田口算法的电磁铁多结构优化方法。对电磁铁进行等效磁路分析,确定对电磁力影响较大的参数作为田口算法的控制因子;以不同位置的最大电磁力为优化目标,基于有限元分析和田口算法建立直角表,分析了各控制因子对电磁力的影响规律,考虑电磁铁的功率及体积限制,并对电磁铁的最终参数进行选择;将电磁场和运动方程耦合计算,开展了电磁机构的瞬态有限元分析,对比了电磁铁优化前后的运动特性;进行了样机实验,实验与仿真结果表明,经过优化后的电磁铁所需的驱动电流更小,使用100mF电容预充到72 V电压,可在135 ms内完成6 mm运动行程。该方法可指导电磁铁结构的优化。

基于田口算法的连杆衬套尺寸精度优化

对锡青铜QSn7-0. 2强力旋压成形过程进行了不同进给比、首轮压下比和轴向错距下的有限元仿真模拟。利用田口算法对仿真结果进行了优化,得到了不同工艺参数对内径公差和圆度误差的影响。利用数控强力旋压机对锡青铜QSn7-0. 2进行了强力旋压成形,并利用圆度仪测量了旋压件的内径公差和圆度误差。结果表明:当进给比为0. 6 mm·r-1、首轮压下比为50%、轴向错距为4 mm时,强力旋压连杆衬套具有最优的内径公差和圆度误差。各工艺参数对内径公差的显著影响顺序为:进给比>首轮压下比>轴向错距;对圆度误差的显著影响顺序为:进给比>轴向错距>首轮压下比。

电火花成型加工中田口算法的应用与实验研究

在电火花成型加工中以紫铜为电极加工不锈钢(1Cr11Ni2W2MoV)工件,为了缩短加工时间、提高工件表面质量,对加工过程中放电幅、休止幅和低压电流3个主要脉冲电源参数对工件表面粗糙度和加工时间的影响规律进行了研究,通过对实验数据的分析,结合正交试验和田口算法对试验结果进行分析,初步确定这3个要素的影响程度,然后采用极差分析方法对正交结果进一步处理,得出各要素对试验的影响程度。发现极差分析结果与田口算法得出的结论一致,经过分析得出最优的参数组合。最后通过实验进行验证而确认了田口法适用于电火花成型加工。

基于田口算法的机电液耦合器结构优化

本研究通过Maxwel软件明确机电液耦合器电磁结构中q轴磁路狭窄问题,明确借助极弧系数调整,可减少耦合器转矩时的波动反应,通过正交试验确定最优参数值:a为10 mm;b为4.8 mm;c为16 mm;d为17.5 mm,并经过模型对比证实优化效果显著。

田口算法在锡青铜连杆衬套挤压参数优化中的应用研究

利用有限元软件Simufact对挤压成形工艺进行了分析。以锡青铜连杆衬套为研究对象,选取凸模挤压速度、凸模圆角半径、凸模工作带长度和挤压温度作为试验因素,以挤压后连杆衬套的损伤值作为评价指标,设计了正交试验,并对试验结果进行了分析,同时运用田口算法对挤压工艺参数进行优化。优化后的工艺参数:凸模挤压速度为5mm/s,凸模工作圆角半径为3mm,凸模工作带长度为7mm,挤压温度为600℃。

一种基于田口-遗传算法确定的神经网络及其应用

为了解决神经网络结构和参数难以确定的问题,提出用工程领域内的田口设计方法和人工智能领域的遗传算法相结合的方法,用于同时确定神经网络结构和参数。将该算法应用到了小麦期货的收盘价短期预测上,结果表明,算法有较好收敛能力,预测是可行和有效的,有着良好的应用前景。

基于离散元法的振动筛堵孔问题田口数值分析

为了研究调节直线振动筛的振动参数对普通筛分法堵料情况的影响,基于离散元分析法分析煤炭颗粒在不同筛面振动参数下,模拟计算颗粒在筛网堵孔情况,运用田口算法探讨不同振动参数下的筛分效果,寻找筛板振动参数对堵孔问题影响的强弱排名。结果表明,筛板堵孔个数与振动频率密切相关,随着筛板不同振动运动参数数值的增大,堵孔颗粒数目逐渐减少。

基于混沌粒子群算法的铜转子异步电机优化

异步电机具有结构简单,制造、使用和维护方便等优点,在各类电力拖动系统中广泛应用。与永磁电机相比,常规异步电机的效率普遍较低。异步电机采用铜转子,可以大大提高效率,达到IE4标准,但是却会带来起动转矩变小,起动电流变大的问题。为了克服这一问题,本文提出混沌粒子群算法从结构上来优化电机。首先采用田口算法来合理选择优化参数,以起动转矩倍数和起动电流倍数为目标,再采用响应面将优化目标拟合成曲线,最后采用混沌粒子群算法对其进行优化,最终得到优化后的电机参数。

基于遗传-模式算法的高效异步电机的优化设计

异步电机具有结构简单,制造、使用和维护方便,以及重量轻,成本低等优点,在各类电力拖动系统中广泛应用。与永磁电机相比,常规异步电机的效率较低,从而更加消耗能源。为提高电机的效率,提出基于遗传-模式搜索算法的异步电机多目标优化设计方案。对定子绕组采用低谐波绕组,再利用田口算法来合理选择电机优化参数,并以效率和功率因素作为优化目标,采用遗传-模式搜索算法对电机进行优化,最终得到优化后的电机参数。

基于复合算法的内置式永磁同步电机的优化设计

内置式永磁同步电机具有输出转矩大,过载能力强,功率密度高等优点,广泛的应用于电动汽车驱动领域。由于内置式永磁同步电机存在齿槽转矩和磁阻转矩,会造成转矩脉动较大,对电机造成不良影响。选择以48槽,8极内置式永磁同步电机为例,首先选择转子的关键结构参数作为优化参数,并以增大平均转矩,降低转矩脉动,减小齿槽转矩作为优化目标。通过田口算法从众多的结构参数中合理选出对优化目标影响较大的优化参数,再采用响应面拟合优化目标曲线,最后采用遗传算法对其优化,使用有限元仿真软件验证其有效性,实现电机的多目标优化。

新型粉罐车流化床气室和气道结构参数研究与结构优化

流化床是应用于工业粉料运输行业的关键结构,传统粉罐车采用布袋结构形式的流化床,入口处气阻较小导致布袋末端成为流化死角,使得粉料剩余量较多。文章设计一种新型粉罐车流化床结构,基于田口算法对流化床气室和气道的结构参数分别设计16种试验方案,并各自建立其因素水平的正交试验,借助计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对所有试验方案进行数值模拟,将得到的速度分布均匀性(v u、v u′)作为响应,通过田口算法和多元回归方法对响应进行分析。结果表明:对于气室部分,隔板间隙δ(Δ_(1)=11.67、r=1)对信噪比的效应最大,分隔比K(Δ_(1)=6.07、r=2)对信噪比的效应次之,气室容量V(Δ_(1)=3.58、r=3)对信噪比的效应最小;对于气道部分,气道弧长L(Δ_(1)=6.41、r=1)对信噪比的效应较大,气道高度H(Δ_(1)=1.68、r=2)对信噪比的效应较小;确定了理论流化效果最好的气室结构参数组合为V=0.15 m^(3)、K=0.5、δ=3 mm,气道结构参数组合为L=180 mm、H=17 mm。多元回归分析验证了多因素耦合作用下流化床流体速度分布均匀性预测关联式的误差较小。

基于响应面与分层优化的超超高效异步电机设计

为了实现超超高效异步电机的设计目标,提出将定子双层叠式绕组设计为省铜和低损耗的单双层不等匝低谐波绕组,匹配铸铜转子,再以电机效率、起动转矩倍数和起动电流倍数为优化目标,采用田口算法确定电机优化设计变量,将子空间划分和响应面法相结合,基于差分进化算法实现异步电机分层优化的超超高效异步电机设计方案。针对提出的设计方案开展4极22 k W超超高效异步电机设计与分析计算,通过计算结果证实所提出的超超高效异步电机设计方案的有效性。

外转子开关磁阻电机的转矩性能优化

介绍一种具有新颖结构的外转子开关磁阻电机,该电机可直接驱动以消除传输损耗,且每个定子极有两个齿用以增强输出转矩。通过等效磁路法分析了每个定子极多齿拓扑的转矩性能,使用田口算法分析了定、转子尺寸对转矩性能的影响并进行了优化,利用有限元法分析计算转矩性能及电机损耗。结果表明相比于传统电机,改进的新型电机在不同电流密度、不同转速下均具有更好的转矩性能和更高的能量密度。此外,电机损耗亦有所降低。

车用发卡式绕组永磁同步电机的设计与优化

针对电动汽车对电机高效率和高功率密度的要求,结合发卡式绕组和内置式V型磁极结构的优势,设计了一台发卡式绕组永磁同步电机。根据电机的特点和设计指标,确定了电机的定子槽型和转子磁极结构,利用有限元方法(FEM)建立电机的二维仿真模型,验证了初步设计的合理性。针对电机齿槽转矩和转矩脉动较大的问题,首先,分析了不同转子分段斜极方式和分段数对电机齿槽转矩和输出转矩的影响,其次,利用田口算法对转子外侧辅助槽进行设计,完成了对电机转子结构的优化。对比转子结构优化前后齿槽转矩、转矩脉动、空载反电势以及气隙磁密的变化,证明了转子优化设计的有效性。最后,对优化后电机的磁场、外特性曲线、效率Map以及转子机械强度进行分析,结果表明,电机的输出性能和结构强度满足设计要求。

发卡绕组双层内置式永磁同步电机设计与研究

针对目前新能源汽车驱动电机高功率密度和高效率的要求,设计一台发卡绕组双层永磁体内置式永磁同步电机。首先,根据驱动电机设计指标与基本方程,利用有限元方法建立电机的二维模型,研究发卡绕组尺寸、定子槽口高度和宽度对绕组涡流损耗以及转矩性能的影响。其次,利用田口算法对双层V型磁极的永磁体尺寸进行优化,并且采用转子分段斜极降低了电机转矩脉动。通过对电机空载反电势、空载气隙磁密、齿槽转矩以及额定负载工况下的磁场分布与输出性能的计算与分析,表明电机具有良好的电磁性能。通过计算电机的各项损耗,得出了电机在不同工况下的效率Map图。最后,为保证电机安全运行,对转子结构进行机械强度校核,结果证明了电机设计方案的合理性。

Al7075-T6薄壁件铣削残余应力建模及工艺参数优化

为了实现铣削表面残余应力的准确预测及优化,以Al7075-T6铝合金薄壁件为研究对象,首先通过对正交铣削模型受力分析,提出了一种同时考虑加工参数和铣削力、热的表面残余应力预测模型,并与传统指数型经验模型对比,证明改进残余应力预测模型的优越性。利用田口算法和平均信噪比分析工艺参数对工件表面残余应力影响的显著性,获得残余压应力生成的最佳工艺参数组合,实现残余应力的优化,并用实验和预测模型对优化的工艺参数进行验证。结果表明:与传统指数型模型相比,改进的X、Y方向表面残余应力模型预测精度分别提高了18.5%和8.2%;参数优化后的工件X、Y方向残余压应力分别增加了16.0%和6.3%,同时表面粗糙度值并未明显下降,以上成果为航空航天薄壁件残余应力的主动控制提供了理论基础。