電機智能設(shè)計方法

前言

　　電機計算機輔助設(shè)計（computer aided design，CAD）技術(shù)的發(fā)展，將設(shè)計人員從繁瑣的數(shù)值計算和手工繪圖中解放出來，極大地提高了設(shè)計效率，縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期。然而，電機設(shè)計過程不僅涉及大量基于物理模型和數(shù)值處理的計算型工作，還需要設(shè)計人員發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，應(yīng)用多學科知識和實踐經(jīng)驗，分析推理、運籌決策、綜合評價，才能取得合理的結(jié)果。傳統(tǒng)CAD技術(shù)在數(shù)值計算和圖形繪制上擴展了人的能力，可以比較圓滿地完成計算型工作，但對設(shè)計過程中所涉及的智能決策行為卻無能為力。人工智能技術(shù)的發(fā)展為解決電機CAD技術(shù)的這一瓶頸問題提供了新的思路。研究電機智能設(shè)計技術(shù)，將人工智能技術(shù)與電機計算機輔助設(shè)計技術(shù)有機結(jié)合，各取所長，能夠使計算機參與電機設(shè)計的方案決策、性能分析、優(yōu)化設(shè)計等全過程，大幅度提高設(shè)計自動化的水平，進而大大提高設(shè)計工作的效率和質(zhì)量?！　”緯髡咦?0世紀90年代中期開始從事電機智能設(shè)計領(lǐng)域的研究工作，十余年來，先后完成了多項電機智能設(shè)計相關(guān)課題，開發(fā)了多種電機類型的電機智能CAD系統(tǒng)。本書就是作者在電機智能設(shè)計領(lǐng)域研究成果的總結(jié)，同時也參考了國內(nèi)外這一領(lǐng)域研究前沿的學術(shù)文獻，其內(nèi)容既反映了電機智能設(shè)計研究的熱點、前沿及發(fā)展方向，也包括了一些較為成熟的理論和技術(shù)。全書由四部分組成：第一章是緒論；第二至第四章組成了基礎(chǔ)篇，該篇圍繞電機智能設(shè)計這一主題，介紹了電機智能設(shè)計所涉及的電機設(shè)計基礎(chǔ)知識（第二章）、電機CAD基礎(chǔ)知識（第三章）以及智能設(shè)計的基礎(chǔ)知識（第四章）；技術(shù)篇由第五至第八章組成，該篇介紹了電機智能設(shè)計的具體方法和開發(fā)實例，包括基于模糊邏輯的電機設(shè)計綜合評價方法（第五章）、基于實例推理技術(shù)的電機初始設(shè)計方法（第六章）、基于混合型專家系統(tǒng)技術(shù)的電機調(diào)整設(shè)計方法（第七章），以及基于遺傳算法的電機優(yōu)化設(shè)計方法（第八章）；第九章為展望篇，從智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的角度對電機CAD設(shè)計技術(shù)的發(fā)展進行了分析，提出了基于網(wǎng)絡(luò)的電機設(shè)計智能集成平臺的概念?！　”緯⒅叵到y(tǒng)性和可讀性，力求準確無誤、深入淺出。全書既有較強的理論性，注意介紹基本理論和基本概念，同時又兼顧工程實際，結(jié)合作者開發(fā)相關(guān)電機智能CAD系統(tǒng)的經(jīng)驗體會，詳細闡述不同智能設(shè)計方法的實現(xiàn)策略，希望能夠給電機智能CAD系統(tǒng)的開發(fā)者提供參考和幫助。

內(nèi)容概要

本書主要圍繞電機智能設(shè)計的基本理論和方法，詳細闡述了近年來形成的適于CAD系統(tǒng)的電機智能設(shè)計方法。全書分為緒論、基礎(chǔ)篇、技術(shù)篇和展望篇四大部分。第一章是本書的緒論篇。第二至第四章組成了基礎(chǔ)篇，該篇圍繞電機智能設(shè)計這一主題，介紹了電機智能設(shè)計所涉及的電機設(shè)計、電機CAD基礎(chǔ)以及智能設(shè)計的理論和方法。第五至第八章組成了技術(shù)篇，該篇介紹了電機智能設(shè)計的具體方法和開發(fā)實例，包括基于模糊邏輯的電機設(shè)計綜合評價方法、基于實例推理技術(shù)的電機初始設(shè)計方法、基于混合型專家系統(tǒng)的電機調(diào)整設(shè)計方法和基于遺傳算法的電機優(yōu)化設(shè)計方法。第九章為展望篇，從智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的角度對電機CAD技術(shù)的發(fā)展進行了分析，提出了基于網(wǎng)絡(luò)的電機設(shè)計智能集成平臺的概念。    本書既有較強的理論性，注意介紹基本理論和基本概念，同時又兼顧工程實際，反映了作者近十幾年來從事電機智能設(shè)計研究和開發(fā)的科研成果和國內(nèi)外的研究進展，可供從事電機CAD的工程技術(shù)人員參考，也可作為高等學校電機與電器專業(yè)的研究生教材；還可作為電工類專業(yè)、自動控制類專業(yè)的師生或有關(guān)技術(shù)人員的教學參考書或繼續(xù)教育教材。

作者簡介

方瑞明，男，1972年8月生，江西宜春人，漢族，教授，碩士生導師。2002年在東南大學電氣工程系獲得博士學位?，F(xiàn)任華僑大學電氣工程系主任，中國船舶重工集團公司“艦船綜合電力技術(shù)”國防重點實驗室客座教授，福建省新世紀優(yōu)秀人才入選者。曾任日本神戶大學客座研究員。
    主要從事電機電器智能設(shè)計、電力設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測與故障診斷和新能源發(fā)電技術(shù)等方面的教學和科研工作。近年來，主持或參與完成了多個國家、省部級科研項目，其中獲得部級科技進步二等獎一項。在國內(nèi)外各類刊物和重要學術(shù)會議上發(fā)表學術(shù)論文六十余篇，其中被SCI、EI、ISTP收錄二十九篇。獨立和合作撰寫學術(shù)專著、教材四部

書籍目錄

前言緒論　第一章  緒論    1.1　電機CAD技術(shù)的發(fā)展概況    1.2  問題的癥結(jié)    1.3  從常規(guī)計算機輔助設(shè)計到智能設(shè)計    參考文獻  基  礎(chǔ)  篇　第二章  電機設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法    2.1  基于變參數(shù)模型的電磁設(shè)計分析方法    2.2  計及轉(zhuǎn)子集膚效應(yīng)影響分析  　  2.2.1  半開口槽模型   　 2.2.2  閉口槽模型    　2.2.3  計算實例    2.3  計及電源中時間諧波的影響分析    　2.3.1  時間諧波分量對定子電流的影響    　2.3.2  時間諧波分量對電機效率的影響    　2.3.3  時間諧波分量對電機轉(zhuǎn)矩的影響    　2.3.4  計及諧波影響的等效電路    　2.3.5  基于諧波分析法的變頻電機分析計算    　2.3.6　實例與分析  　2.4  電機直接設(shè)計綜合法   　 2.4.1  Levi的直接設(shè)計綜合法      　2.4.2  改進的直接設(shè)計綜合法    2.5  小結(jié)      參考文獻　第三章  電機CAD的基本理論與方法      3.1  電機CAD的一般過程 　   3.1.1  電機電磁設(shè)計內(nèi)容和一般步驟  　  3.1.2  電機CAD的一般過程    3.2  開放式電機CAD集成系統(tǒng)   　 3.2.1  軟件評價原則    　3.2.2  當前電機CAD系統(tǒng)的主要問題分析    　3.2.3  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的軟件思想  　  3.2.4  開放式電機CAD集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    　  3.2.5  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的三視圖模型  　  3.2.6  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治?   　  3.2.7  開放式電機CAD集成系統(tǒng)實現(xiàn)      3.3  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫設(shè)計   　 3.3.1  開放式電機CAD集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析   　 3.3.2  開放式電機CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)的模塊化分析   　 3.3.3  開放式電機CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計   　 3.3.4  開放式電機CAD集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)   　 3.3.5  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全模式    3.4  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的人機界面設(shè)計  　  3.4.1  人機界面設(shè)計及原則     　 3.4.2  開放式電機CAD集成系統(tǒng)的人機界面設(shè)計    3.5  小結(jié)      參考文獻　第四章  智能設(shè)計的基本理論與方法  　4.1　智能設(shè)計的基本概念    　4.1.1  智能設(shè)計的內(nèi)涵    　4.1.2  智能設(shè)計的發(fā)展階段      　4.1.3  智能設(shè)計的層次    　4.1.4  智能設(shè)計的特點  　4.2  智能設(shè)計的主要方法  　4.3  電機智能設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    　4.3.1  電機智能設(shè)計流程分析　　  4.3.2  電機智能設(shè)計系統(tǒng)的總體設(shè)計思想      　4.3.3  電機智能設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    　4.3.4  電機智能設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)    4.4  支持向量機在電機分析仿真中的應(yīng)用　    4.4.1  支持向量機的基本原理　　　……技術(shù)篇展望篇

章節(jié)摘錄

　　第二章　電機設(shè)計的基礎(chǔ)理論與方法　　電機設(shè)計是一個由性能空間（用戶設(shè)計要求）向幾何結(jié)構(gòu)空間（電機制造參數(shù)）映射的過程，它涉及設(shè)計分析、設(shè)計綜合。設(shè)計分析是由給定的設(shè)計方案計算其性能指標的過程，傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要采用嘗試設(shè)計，設(shè)計者依據(jù)初始方案的設(shè)計分析結(jié)果采取適當?shù)姆椒ㄅc步驟來調(diào)整與改進設(shè)計方案，使其達到要求的設(shè)計指標。在現(xiàn)代常采用的優(yōu)化設(shè)計過程中，目標函數(shù)與約束函數(shù)的確定均要依賴于設(shè)計分析過程求解，因此設(shè)計分析是電機設(shè)計的基礎(chǔ)。設(shè)計綜合則是根據(jù)用戶提出的數(shù)據(jù)和性能指標尋求滿足這些要求的設(shè)計方案的過程。因而它與設(shè)計分析是互逆的。近年來，以高速電機、高效電機、高力矩電機等為代表的特性電機產(chǎn)品需求越來越廣泛，這就要求設(shè)計方案的求得不能拘泥于傳統(tǒng)的嘗試設(shè)計過程，直接從用戶需求出發(fā)的設(shè)計綜合方法將有更廣闊的應(yīng)用前景。因此，本章將以異步電機為對象，首先介紹基于變參數(shù)模型的電磁校核計算分析方法，以及其所涉及的集膚效應(yīng)、諧波效應(yīng)等特殊問題的處理，最后給出一種基于用戶設(shè)計要求直接確定設(shè)計方案的改進直接設(shè)計綜合法?！　?.1基于變參數(shù)模型的電磁設(shè)計分析方法　　設(shè)計分析過程通常要從準確性、通用性及計算功能三個主要方面來考慮。設(shè)計分析的準確性是指電機性能指標的實測值與設(shè)計分析得出的計算值的吻合程度，它反映了在設(shè)計階段能否準確掌握電機電磁變化的實際規(guī)律，是考核設(shè)計系統(tǒng)水平的首要標志，準確性高可以有效地提高設(shè)計質(zhì)量，減少樣機試制環(huán)節(jié)。設(shè)計分析的通用性是指其適用范圍的大小，它反映了設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，及對新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計能力，這是研究設(shè)計分析方法時應(yīng)加以重視的，過多使用經(jīng)驗公式曲線，是影響通用性的重要因素。計算功能強的設(shè)計分析程序可以向設(shè)計者提供更詳盡的分析結(jié)果，以利于更全面地了解電機的運行性能。

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