1.一种外转子无刷直流电机转矩优化方法,其特征在于,包括:步骤(1)建立外转子无刷直流电机参数化有限元模型,进行性能求解;通过前处理软件Ansys Maxwell对外转子无刷直流电机进行参数化建模,参数化结构变量包括气隙长度、极弧系数、永磁体厚度、槽口宽度、上槽肩宽、下槽肩宽及槽深,求解输出响应为平均电磁转矩、转矩脉动及齿槽转矩峰峰值;
步骤(2)构建电机模型结构参数与输出响应下的皮尔逊相关系数矩阵框架;
步骤(3)获取针对不同响应目标的关键结构尺寸参数变量,确定变量个数与变量范围;
步骤(4)目标响应与结构自变量之间的近似函数拟合用移动最小二乘‑多项式回归‑克里金MLS‑Polynomial‑Kriging混合模型实现,并根据混合模型来建立最优预测元模型MOP;
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引入确定系数R来表征最优预测元模型MOP的拟合程度和预测精度,可表示为:式中,SST为真实数据与其均值之差的平方和,SSR为预测数据与真实数据均值之差的平方和,SSE为真实数据与预测数据之差的平方和;yi为样本目标变量的真实数据, 为MOP预2
测数据;R越接近于1,表示最优元模型MOP的预测效果越好;
步骤(5)对最优预测元模型MOP进行多转矩目标优化,获取帕累托最优前沿;
步骤(6)使用CRITIC‑TOPSIS评价模型对帕累托解集的相对优劣进行评估和排序,获取最优结构尺寸参数。
2.根据权利要求1所述的一种外转子无刷直流电机转矩优化方法,其特征在于,步骤(2)中,对有限元求解下的电机模型进行实验DOE样本采样,以获取足够的样本数据进行相关性分析。
3.根据权利要求2所述的一种外转子无刷直流电机转矩优化方法,其特征在于,步骤(2)中,结构参数与输出响应下的皮尔逊相关系数计算定义如下:式中,Xi为七种决策变量,Yi为三种优化目标,E(X)为决策变量的平均值,n为DOE采样点的总个数。
4.根据权利要求1所述的一种外转子无刷直流电机转矩优化方法,其特征在于,步骤(5)中,采用进化算法EA对最优预测元模型MOP进行多转矩目标优化。
5.根据权利要求1所述的一种外转子无刷直流电机转矩优化方法,其特征在于,步骤(6)中,利用所述CRITIC模型计算平均电磁转矩、转矩脉动及齿槽转矩峰峰值的权重大小;
利用所述TOPSIS模型进行帕累托前沿解集的评分与排序;
1)构建CRITIC模型:
计算第j项指标的对比强度θj:
计算不同指标间的矛盾性与相关系数:
式中,rij表示两个指标间的相关系数,fj表示指标j与其余指标矛盾性大小;
计算指标信息承载量与权重:
式中,Cj表示第j个评价指标所包含的信息量,Wj表示第j个评价指标所赋予的权重;
2)TOPSIS模型构建如下:
加权后的数据样本为yij=Wjhij,构成加权后的决策矩阵为Y=[yij]m×n;
正理想解方案为:
负理想解方案为:
计算正理想解距离:
计算负理想解距离:
计算每个方案与正负理想解的相对接近度:
其中,相对接近度越高评分越高,即评分最高的方案i为最优方案。