基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵心截面設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵心截面設(shè)計(jì)方法，屬于變壓器加工領(lǐng)域，首先根據(jù)變壓器鐵心直徑與鐵心級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵心級(jí)數(shù)，為接下來優(yōu)化每級(jí)疊厚度進(jìn)行預(yù)處理，然后應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法對(duì)各級(jí)疊厚度進(jìn)行優(yōu)化求解，進(jìn)而得到最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，可使變壓器鐵心截面構(gòu)造設(shè)計(jì)更為合理、提高利用率、降低變壓器鐵心的制造成本和能量損耗，本發(fā)明由于采用收斂速度快的粒子群優(yōu)化算法，并融合了變壓器鐵心直徑與鐵心級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得本方法可以快速求得優(yōu)化方案。
【專利說明】
基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵心截面設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于變壓器加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性 與效益。雖然近年來中國變壓器企業(yè)在技術(shù)和科技創(chuàng)新方面取得了較好的成效，但對(duì)設(shè)計(jì) 和優(yōu)化等要求卻越來越高。降低變壓器的損耗和成本，也是貫徹我國節(jié)能減排政策的重要 舉措。
[0003] 電力變壓器設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是鐵屯、截面的設(shè)計(jì)，變壓器鐵屯、截面的大 小決定了變壓器的磁導(dǎo)通能力和磁通損耗的多少。根據(jù)電磁理論可知:保持線圈應(yīng)數(shù)不變， 增加鐵屯、截面積可W降低鐵屯、中的磁通密度，減少空載損耗；當(dāng)選定的磁通密一定時(shí)，增加 鐵屯、截面積，可W使線圈應(yīng)數(shù)減少，節(jié)省銅材，降低負(fù)載損耗。但簡(jiǎn)單地增大鐵屯、直徑提高 鐵屯、截面積又會(huì)使成本上升，造成大量浪費(fèi)。因此，在鐵屯、直徑保持不變的情況下如何提高 其有效截面積，具有十分顯著的實(shí)際意義，運(yùn)樣既可節(jié)省材料，縮小體積，同時(shí)可W降低損 耗，降低鐵屯、的飽和度，改善供電質(zhì)量。
[0004] 變壓器的鐵屯、套用在變壓器內(nèi)圓形的線圈中，為了充分的利用圓形線圈內(nèi)的空間 且考慮制作工藝的合理性，將變壓器的鐵屯、截面通常設(shè)置成多個(gè)大小不等的娃鋼片所組成 的小矩形疊加起來，使娃鋼片盡量充滿線圈的圓形空間中。因此，對(duì)變壓器鐵屯、截面優(yōu)化設(shè) 計(jì)的一般思路為:首先根據(jù)給定的鐵屯、規(guī)格，采用適當(dāng)方法確定娃鋼片級(jí)數(shù)及每級(jí)疊厚度， 最后得到計(jì)算方案作為變壓器鐵屯、制造的依據(jù)。關(guān)于級(jí)數(shù)與各級(jí)疊厚度的確定，可W根據(jù) 變壓器鐵屯、直徑與級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定。另一方面，粒子群優(yōu)化算法是一種新型現(xiàn)代智能優(yōu) 化算法，具有計(jì)算速度快、收斂性能好等優(yōu)點(diǎn)，其可直接對(duì)實(shí)數(shù)進(jìn)行編碼，因此非常適合解 決變壓器鐵屯、截面各級(jí)疊厚優(yōu)化問題。本發(fā)明基于變壓器鐵屯、直徑與級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系和粒子 群優(yōu)化算法對(duì)鐵屯、截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)變壓器鐵屯、截面問題的高效快速優(yōu)化求 解。由于采用收斂速度快的粒子群優(yōu)化算法，并融合了變壓器鐵屯、直徑與級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，使 得本方法可W快速求得優(yōu)化方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面設(shè)計(jì)方法，該方法融 合了變壓器鐵屯、直徑與鐵屯、級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系與粒子群優(yōu)化算法，首先對(duì)變壓器鐵屯、級(jí)數(shù)進(jìn)行 求解，由實(shí)際需要確定鐵屯、的規(guī)格，根據(jù)變壓器鐵屯、直徑與級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù);然 后基于鐵屯、直徑、級(jí)數(shù)與截面面積=者間的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法對(duì)每級(jí)疊厚度 進(jìn)行優(yōu)化求解，其中W各級(jí)疊厚度作為粒子編碼，引入懲罰函數(shù)來處理處理約束條件，通過 粒子群迭代計(jì)算最終求得最優(yōu)方案。該方法可W使得電力變壓器鐵屯、截面在構(gòu)造設(shè)計(jì)更為 優(yōu)化合理，使其利用率更高、制造成本更低、減少能量損耗、實(shí)用性更強(qiáng)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案:基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面 設(shè)計(jì)方法，包括W下步驟：
[0007] 基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0008] 步驟1:根據(jù)變壓器鐵屯、直徑與鐵屯、級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù)，所述鐵屯、級(jí)數(shù)關(guān) 系式如下：
[0009] 當(dāng)De (日1，日2)可得N=ni;
[0010] 當(dāng)DE (日2，日3)可得N=ri2;
[0011] 當(dāng)DE (日3，日4)可得N = M;
[0012] 當(dāng)De (ai，￡ii+i)可得N=m;
[0013] 所述鐵屯、級(jí)數(shù)關(guān)系式中：
[0014] D輸入鐵屯、直徑；
[0015] ai---鐵屯、直徑取值范圍的臨界值；
[0016] N輸出鐵屯、級(jí)數(shù)；
[0017] m鐵屯、級(jí)數(shù)數(shù)值；
[0018] 步驟2:根據(jù)鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式建立變壓器鐵屯、截面的數(shù) 學(xué)模型；
[0019] 所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式如下：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式和所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚 度的函數(shù)關(guān)系式的約束條件中：
[0027] D-鐵屯、截面直徑；
[00測(cè) di---前i層娃鋼片的疊積厚度；
[0029] bi---第i層娃鋼片的寬度；
[0030] t廣一第i層娃鋼片厚度；
[0031] S-鐵屯、截面積；
[0032] 鐵屯、給定的直徑外限控制為0;
[0033] 步驟3:在PC中安裝MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件，在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中輸入變壓 器的規(guī)格參數(shù)；
[0034] 在所述MA化AB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟采用粒子群優(yōu)化算法得出鐵屯、截面 積的最大值和娃鋼片疊厚度的數(shù)值，并且在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟編寫 軟件程序主函數(shù)：
[0035] A .首先直接對(duì)各級(jí)疊厚度進(jìn)行粒子編碼：[tl，t2，…，tn]，其中tn是第n級(jí)的娃鋼片 疊厚度，tn為實(shí)數(shù)；
[0036] B.粒子初始捜索點(diǎn)的位置及其速度通常是在允許的范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生的，每個(gè)粒子 的Pbest坐標(biāo)設(shè)置為其當(dāng)前位置，且計(jì)算出其相應(yīng)的個(gè)體極值，所述個(gè)體極值為個(gè)體極值點(diǎn) 的適應(yīng)度值，而整個(gè)鄰域的最優(yōu)粒子就是該粒子鄰域中個(gè)體極值中最大的，記錄此最優(yōu)例 子的粒子序號(hào)，并將Pgd設(shè)置為該粒子的當(dāng)前位置，評(píng)價(jià)每一個(gè)粒子，計(jì)算粒子的適應(yīng)度值： 如果優(yōu)于該粒子當(dāng)前的個(gè)體極值，則將Pbest設(shè)置為該粒子的位置，并且更新個(gè)體極值;如 果在該粒子的鄰域內(nèi)所有粒子的個(gè)體極值中最優(yōu)的粒子優(yōu)于當(dāng)前的PgcU則將Pgd設(shè)置為該 粒子的位置，記錄該粒子的序號(hào)，并且更新Pgd的函數(shù)值，更新粒子；
[0037] 粒子群算法根據(jù)如下粒子關(guān)系式來更新粒子的速度和位置：
[003引 Vi = Vi+clXrandX(Pid-Xi)+c2XrandX (Pgd-Xi);
[0039] Xi = Xi+Vi；
[0040] 所述粒子關(guān)系式中：
[0041] Vi---第i個(gè)粒子當(dāng)前速度；
[0042] X廣一第i個(gè)粒子當(dāng)前位置；
[0043] cl，c2---學(xué)習(xí)因子，也稱加速常數(shù)；
[0044] rand [0，1 ]范圍內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)；
[0045] Pid---粒子個(gè)體極值；
[0046] Pgd---粒子鄰域極值；
[0047] C.引入懲罰函數(shù)0來處理?xiàng)l件超出規(guī)定范圍的情況，當(dāng)各級(jí)疊厚之和超出鐵屯、規(guī) 格時(shí)，給予無罰巧0-個(gè)較大的無罰估：無罰巧數(shù)關(guān)系如下：
[004引
[0049]所述懲罰函數(shù)關(guān)系式中：
[(K)加]D---鐵屯、截面直徑；
[0051 ] ti---第i級(jí)的娃鋼片疊厚度；
[0052] D.建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)粒子群優(yōu)化算法求最小值的特點(diǎn)W及所述約束條件建
立目標(biāo)薩米&乂玄^-
[0化3]
[0054] 所述目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式中：
[0055] y------目標(biāo)函數(shù)；
[0化6] S------鐵屯、截面積；
[0化7] 0------懲罰函數(shù)；
[0058]步驟4:在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從收 斂速度和收斂過程中對(duì)每個(gè)粒子所代表的解的平均值和方差運(yùn)些方面進(jìn)行對(duì)比，選出鐵屯、 截面的面積最大值與其所對(duì)應(yīng)的各級(jí)娃鋼片疊厚度作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所述最優(yōu)方案 制定變壓器鐵屯、的加工設(shè)計(jì)方案圖，并根據(jù)加工設(shè)計(jì)方案圖進(jìn)行變壓器的加工。
[0059] 本發(fā)明的目的是提供基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面設(shè)計(jì)方法，將該問題分解 為基于變壓器鐵屯、直徑與鐵屯、級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù)和粒子群算法優(yōu)化求解每級(jí)疊 厚度兩個(gè)子問題。通過變壓器鐵屯、直徑與級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù)，然后由粒子群算法 計(jì)算娃鋼片的疊厚度的最優(yōu)值。通過W上方法使電力變壓器鐵屯、截面在構(gòu)造設(shè)計(jì)更為合理 的同時(shí)，也保證了鐵屯、截面盡可能的大。使其利用率更高、制造成本更低、減少能量損耗更 多、實(shí)用性更強(qiáng)。
【附圖說明】：
[0060] 圖1是本發(fā)明的數(shù)學(xué)模型圖；
[0061] 圖2是本發(fā)明的GUI實(shí)現(xiàn)界面圖；
[0062] 圖3是本發(fā)明WlOOmm為直徑計(jì)算結(jié)果圖；
[0063] 圖4是本發(fā)明W150mm為直徑計(jì)算結(jié)果圖；
[0064] 圖5是本發(fā)明W200mm為直徑計(jì)算結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面設(shè)計(jì)方法，包括W下步驟：
[0066] 如圖1所示，根據(jù)變壓器鐵屯、直徑與鐵屯、級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù)，所述鐵屯、級(jí) 數(shù)關(guān)系式如下：
[0067] 當(dāng)De (日1，日2)可得N=ni;
[006引 當(dāng)DE (日2，日3)可得N=ri2;
[0069] 當(dāng)DE (日3，日4)可得N=M;
[0070] 當(dāng)De (ai，￡ii+i)可得N=m;
[0071] 所述鐵屯、級(jí)數(shù)關(guān)系式中：
[0072] D輸入鐵屯、直徑；
[0073] ai---鐵屯、直徑取值范圍的臨界值；
[0074] N-輸出鐵屯、級(jí)數(shù)；
[0075] m---鐵屯、級(jí)數(shù)數(shù)值；
[0076] 步驟2:根據(jù)鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式建立變壓器鐵屯、截面的數(shù) 學(xué)模型；
[0081 ]所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式的約束條件如下：
[0077] 化，1、、鋪雨壬口 b社體a tt?疊直曲故芯漸 乂玄古*n了-
[007引
[0079]
[0080]
[0082]
[0083] ti>0；
[0084] 所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式和所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚 度的函數(shù)關(guān)系式的約束條件中：
[00化]D---鐵屯、截面直徑；
[0086] di---前i層娃鋼片的疊積厚度；
[0087] bi---第i層娃鋼片的寬度；
[0088] ti---第i層娃鋼片厚度；
[0089] S 鐵屯、截面積；
[0090] 鐵屯、給定的直徑外限控制為0;
[0091 ]步驟3:在PC中安裝MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件，在述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中輸入變壓器 的規(guī)格參數(shù)；
[0092] 在所述MA化AB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟采用粒子群優(yōu)化算法得出鐵屯、截面 積的最大值和娃鋼片疊厚度的數(shù)值，并且在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟編寫 軟件程序主函數(shù)，并在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中制作如圖2所示的GUI界面：
[0093] A.首先直接對(duì)各級(jí)疊厚度進(jìn)行粒子編碼：[ti，t2，…，tn]，其中tn是第n級(jí)的娃鋼片 疊厚度，tn為實(shí)數(shù)；
[0094] B.粒子初始捜索點(diǎn)的位置及其速度通常是在允許的范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生的，每個(gè)粒子 的Pbest坐標(biāo)設(shè)置為其當(dāng)前位置，且計(jì)算出其相應(yīng)的個(gè)體極值，所述個(gè)體極值為個(gè)體極值點(diǎn) 的適應(yīng)度值，而整個(gè)鄰域的最優(yōu)粒子就是該粒子鄰域中個(gè)體極值中最大的，記錄此最優(yōu)例 子的粒子序號(hào)，并將Pgd設(shè)置為該粒子的當(dāng)前位置，評(píng)價(jià)每一個(gè)粒子，計(jì)算粒子的適應(yīng)度值： 如果優(yōu)于該粒子當(dāng)前的個(gè)體極值，則將Pbest設(shè)置為該粒子的位置，并且更新個(gè)體極值;如 果在該粒子的鄰域內(nèi)所有粒子的個(gè)體極值中最優(yōu)的粒子優(yōu)于當(dāng)前的PgcU則將Pgd設(shè)置為該 粒子的位置，記錄該粒子的序號(hào)，并且更新Pgd的函數(shù)值，更新粒子；
[0095] 粒子群算法根據(jù)如下粒子關(guān)系式來更新粒子的速度和位置：
[0096] Vi = Vi+cl XrandX (Pid_Xi)+c2XrandX (Pgd-Xi);
[0097] Xi = Xi+Vi；
[0098] 所述粒子關(guān)系式中：
[0099] Vi---第i個(gè)粒子當(dāng)前速度；
[0100] Xi---第i個(gè)粒子當(dāng)前位置；
[0101] Cl，c2---學(xué)習(xí)因子，也稱加速常數(shù)；
[0102] rand [0，1 ]范圍內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)；
[0103] Pid---粒子個(gè)體極值；
[0104] Pgd---粒子鄰域極值；
[0105] C.引入懲罰函數(shù)0來處理?xiàng)l件超出規(guī)定范圍的情況，當(dāng)各級(jí)疊厚之和超出鐵屯、規(guī) 格時(shí)，給予懲罰項(xiàng)0-個(gè)較大的懲罰值;懲罰函數(shù)關(guān)系式如下：
[0106] ^
。
[0107] 所述懲罰函數(shù)關(guān)系式中：
[0108] D-鐵屯、截面直徑；
[0109] ti---第i級(jí)的娃鋼片疊厚度；
[0110] D.建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)粒子群優(yōu)化算法求最小值的特點(diǎn)W及所述約束條件建
立目標(biāo)疏就襄才.
[0111]
[0112] 所還日稱巧效天《巧甲：
[0113] y------目標(biāo)函數(shù)；
[0114] S------鐵屯、截面積；
[0115] 0------懲罰函數(shù)；
[0116] 步驟4:在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從收 斂速度和收斂過程中對(duì)每個(gè)粒子所代表的解的平均值和方差運(yùn)些方面進(jìn)行對(duì)比，選出鐵屯、 截面的面積最大值與其所對(duì)應(yīng)的各級(jí)娃鋼片疊厚度作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所述最優(yōu)方案 制定變壓器鐵屯、的加工設(shè)計(jì)方案圖，并根據(jù)加工設(shè)計(jì)方案圖進(jìn)行變壓器的加工。
[0117] 如圖2( WlOOmm為直徑進(jìn)行仿真GUI界面)所示為在本發(fā)明的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的變壓器 鐵屯、截面設(shè)計(jì)GUI界面，用戶所述GUI界面上輸入MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件仿真用的變壓器的規(guī) 格參數(shù)，MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件仿真出鐵屯、截面的級(jí)數(shù)與鐵屯、截面的優(yōu)化面積，并且可W得 到每一級(jí)的厚度，圖2中還顯示了仿真后的鐵屯、模型圖和粒子適應(yīng)度曲線圖，分別WlOOmm, 150mm，200mm為鐵屯、截面直徑求出各級(jí)娃鋼片疊厚度與鐵屯、截面積的優(yōu)化面積，如下表所 示：
[011 引
[0119]
[0120] MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件仿真出的對(duì)應(yīng)的鐵屯、模型閣與粒子適應(yīng)度曲線閣分別如箇 3、圖4和圖5所示，用戶根據(jù)仿真結(jié)果從收斂速度和收斂過程中對(duì)每個(gè)粒子所代表的解的平 均值和方差運(yùn)些方面進(jìn)行對(duì)比，通過比較選出鐵屯、截面的面積最大值與其所對(duì)應(yīng)的各級(jí)娃 鋼片疊厚度作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所述最優(yōu)方案制定變壓器鐵屯、的加工設(shè)計(jì)方案圖，并 根據(jù)加工設(shè)計(jì)方案圖進(jìn)行變壓器的加工。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于粒子群優(yōu)化的變壓器鐵屯、截面設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1:根據(jù)變壓器鐵屯、直徑與鐵屯、級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系確定鐵屯、級(jí)數(shù)，所述鐵屯、級(jí)數(shù)關(guān)系式 如下： 當(dāng)DE (日1，日2)可得N=ni; 當(dāng)DE (日2，日3)可得Ν=Π2; 當(dāng)DE (曰3，曰4)可得Ν=Π3; 當(dāng)DE (ai，ai+i)可得N=m; 所述鐵屯、級(jí)數(shù)關(guān)系式中： D-輸入鐵屯、直徑； a廣--鐵屯、直徑取值范圍的臨界值； N-輸出鐵屯、級(jí)數(shù)； m---鐵屯、級(jí)數(shù)數(shù)值； 步驟2:根據(jù)鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式建立變壓器鐵屯、截面的數(shù)學(xué)模 型； 所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式如下：所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式的約束條件如下：ti>0； 所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的函數(shù)關(guān)系式和所述鐵屯、截面積與娃鋼片疊厚度的 函數(shù)關(guān)系式的約束條件中： D---鐵屯、截面直徑； di---前i層娃鋼片的疊積厚度； bi---第i層娃鋼片的寬度； ti---第i層娃鋼片厚度； S-鐵屯、截面積； 鐵屯、給定的直徑外限控制為0; 步驟3:在PC中安裝MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件，在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中輸入變壓器的 規(guī)格參數(shù)； 在所述MA化AB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟采用粒子群優(yōu)化算法得出鐵屯、截面積的 最大值和娃鋼片疊厚度的數(shù)值，并且在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中根據(jù)W下步驟編寫軟件 程序主函數(shù)： A .首先直接對(duì)各級(jí)疊厚度進(jìn)行粒子編碼：[tl，t2，…，tn]，其中tn是第η級(jí)的娃鋼片疊厚 度，tn為實(shí)數(shù)； B. 粒子初始捜索點(diǎn)的位置及其速度通常是在允許的范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生的，每個(gè)粒子的 饑est坐標(biāo)設(shè)置為其當(dāng)前位置，且計(jì)算出其相應(yīng)的個(gè)體極值，所述個(gè)體極值為個(gè)體極值點(diǎn)的 適應(yīng)度值，而整個(gè)鄰域的最優(yōu)粒子就是該粒子鄰域中個(gè)體極值中最大的，記錄此最優(yōu)例子 的粒子序號(hào)，并將Pgd設(shè)置為該粒子的當(dāng)前位置，評(píng)價(jià)每一個(gè)粒子，計(jì)算粒子的適應(yīng)度值:如 果優(yōu)于該粒子當(dāng)前的個(gè)體極值，則將Pbest設(shè)置為該粒子的位置，并且更新個(gè)體極值;如果 在該粒子的鄰域內(nèi)所有粒子的個(gè)體極值中最優(yōu)的粒子優(yōu)于當(dāng)前的Pgd,則將Pgd設(shè)置為該粒 子的位置，記錄該粒子的序號(hào)，并且更新Pgd的函數(shù)值，更新粒子； 粒子群算法根據(jù)如下粒子關(guān)系式來更新粒子的速度和位置： Vi = Vi+cl XrandX (Pid_Xi)+c2XrandX (Pgd-Xi); Xi = Xi+Vi； 所述粒子關(guān)系式中： Vi---第i個(gè)粒子當(dāng)前速度； Xi---第i個(gè)粒子當(dāng)前位置. C1，c2---學(xué)習(xí)因子，也稱加速常數(shù)； rand[0,1]范圍內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)； Pid粒子個(gè)體極值； Pgd---粒子鄰域極值； C. 引入懲罰函數(shù)0來處理?xiàng)l件超出規(guī)定范圍的情況，當(dāng)各級(jí)疊厚之和超出鐵屯、規(guī)格時(shí)， 給予懲罰項(xiàng)0-個(gè)較大的懲罰值，懲罰函數(shù)關(guān)系式如下：所述懲罰函數(shù)關(guān)系式中： D---鐵屯、截面直徑； ti 第i級(jí)的娃鋼片畳厚度； D. 建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)粒子群優(yōu)化算法求最小值的特點(diǎn)W及所述約束條件建立目 標(biāo)函數(shù)關(guān)系式： 所述目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式中：y------目標(biāo)函數(shù)； S------鐵屯、截面積； 0------懲罰函數(shù)； 步驟4:在所述MATLAB數(shù)學(xué)建模軟件中進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從收斂速 度和收斂過程中對(duì)每個(gè)粒子所代表的解的平均值和方差運(yùn)些方面進(jìn)行對(duì)比，選出鐵屯、截面 的面積最大值與其所對(duì)應(yīng)的各級(jí)娃鋼片疊厚度作為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所述最優(yōu)方案制定 變壓器鐵屯、的加工設(shè)計(jì)方案圖，并根據(jù)加工設(shè)計(jì)方案圖進(jìn)行變壓器的加工。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105845427SQ201610231782
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】柳強(qiáng), 丁宇, 毛莉, 李文茜, 左曦
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)