基于遺傳算法的三相異步電動(dòng)機(jī)輕載和空載時(shí)的節(jié)能控制研究

【摘要】： 三相異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、機(jī)械特性較硬、價(jià)格便宜,所以在工礦企業(yè)中廣泛地被作為電氣傳動(dòng)的主要原動(dòng)機(jī)。在許多工況下,大功率異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在輕載和空載的狀態(tài),此時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和機(jī)械效率都很低,因此能源浪費(fèi)極大。如果能夠找到一種合適的優(yōu)化算法對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)在空載或輕載狀態(tài)的功率因數(shù)和機(jī)械效率做綜合優(yōu)化,找出一個(gè)異步電動(dòng)機(jī)在空載或輕載狀態(tài)下的最佳控制轉(zhuǎn)速,則可以達(dá)到三相異步電動(dòng)機(jī)在該狀態(tài)下的節(jié)能目的。遺傳算法是一種簡(jiǎn)單、高效的優(yōu)化算法,它為我們指明了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題的通用途徑,也為解決本文中三相異步電動(dòng)機(jī)空載和輕載時(shí)功率因數(shù)、機(jī)械效率的綜合優(yōu)化問(wèn)題提供了有力依據(jù)。 本文運(yùn)用電機(jī)學(xué)原理對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)在輕載和空載時(shí)的功率因數(shù),機(jī)械效率,以及轉(zhuǎn)差率之間關(guān)系從理論上進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析和推導(dǎo),并得出了三者之間精確的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這一步是運(yùn)用遺傳算法解決優(yōu)化問(wèn)題的基礎(chǔ)。再通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)倪z傳算法和設(shè)置遺傳算法的各項(xiàng)參數(shù)仿真編程,研究和討論優(yōu)化結(jié)果。將優(yōu)化后的參數(shù)換算成系統(tǒng)控制器的給定量實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)在空載和輕載時(shí)的節(jié)能控制。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明,特征轉(zhuǎn)差率所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速運(yùn)行下的三相異步電動(dòng)機(jī)能夠獲得最佳的節(jié)能控制效果。 【關(guān)鍵詞】：遺傳算法 功率因數(shù)優(yōu)化 機(jī)械效率優(yōu)化 自尋優(yōu)控制 特征轉(zhuǎn)差率
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TM343;TP18
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題背景7
• 1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)輕載與空載時(shí)的能耗特點(diǎn)7-8
• 1.3 遺傳算法簡(jiǎn)介8-10
• 1.3.1 遺傳算法的發(fā)展與應(yīng)用8-10
• 1.3.2 遺傳算法的特點(diǎn)10
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-11
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容及意義11-13
• 第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)輕載與空載狀態(tài)的理論分析13-19
• 2.1 問(wèn)題的成因13-16
• 2.1.1 異步電動(dòng)機(jī)的等效電路13-16
• 2.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)空載與輕載狀態(tài)的能耗分析16
• 2.2 功率因數(shù)優(yōu)化的理論分析16-17
• 2.3 機(jī)械效率優(yōu)化的理論分析17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 基本遺傳算法19-30
• 3.1 生物遺傳學(xué)中的基本用語(yǔ)19-20
• 3.2 遺傳算法的基本思想20
• 3.3 遺傳算法的編碼20-23
• 3.3.1 二進(jìn)制編碼20-21
• 3.3.2 格雷碼編碼方法21-22
• 3.3.3 浮點(diǎn)編碼22
• 3.3.4 符號(hào)編碼方法22-23
• 3.4 適應(yīng)度函數(shù)23-25
• 3.4.1 目標(biāo)函數(shù)映射成適應(yīng)度函數(shù)23-24
• 3.4.2 適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)原則24
• 3.4.3 適應(yīng)度函數(shù)的尺度變換24-25
• 3.5 遺傳算法的基本操作25-28
• 3.5.1 選擇（selection）25-27
• 3.5.2 交叉或基因重組（crossover/recombination）27-28
• 3.5.3 變異（mutation）28
• 3.6 標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法28-29
• 3.7 本章小結(jié)29-30
• 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)測(cè)定與遺傳算法的實(shí)現(xiàn)30-40
• 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)測(cè)定30-32
• 4.1.1 空載試驗(yàn)30-31
• 4.1.2 短路試驗(yàn)31-32
• 4.2 遺傳算法的實(shí)現(xiàn)32-39
• 4.2.1 適應(yīng)度函數(shù)的選取33
• 4.2.2 二進(jìn)制編碼33-34
• 4.2.3 選擇操作34-36
• 4.2.4 交叉操作36-37
• 4.2.5 變異操作37-39
• 4.3 本章小節(jié)39-40
• 第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)智能型節(jié)能控制器的結(jié)構(gòu)、原理及實(shí)現(xiàn)40-48
• 5.1 控制器的原理40-42
• 5.1.1 6SE70 系列變頻器性能特點(diǎn)40-41
• 5.1.2 節(jié)能控制原理41-42
• 5.2 基于6SE70 系列變頻器的智能型節(jié)能控制器的實(shí)現(xiàn)42-47
• 5.2.1 簡(jiǎn)單應(yīng)用參數(shù)的基本設(shè)置42-43
• 5.2.2 判斷功能模塊43-44
• 5.2.3 固定給定模塊44
• 5.2.4 給定選擇模塊44-47
• 5.3 本章小節(jié)47-48
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)48-51
• 參考文獻(xiàn)51-53
• 致謝53-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果目錄54

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