最优化问题程序设计方法.ppt
由上可知,此压缩圆柱螺旋弹簧的优化设计是一个三维的约束优化问题,其数学模型为第29页,共49页,星期六,2024年,5月(三)优化方法与优化结果因为维数等于3,是个小型约束优化问题,故可用直接优化方法求解.在此选用约束坐标轮换法求解.取初始设计参数为初始质量为.优化后的参数经过圆整为对应的质量为.第30页,共49页,星期六,2024年,5月实例二三相电力变压器的优化设计模型一、优化设计的要求和设计变量的选取本节介绍了J.Appelbaum给出的模型,铁心结构为阶梯形三心式铁心,如图10.1所示.第31页,共49页,星期六,2024年,5月对电力变压器的主要要求是:铁损、铜损和阻抗百分值不得超过某个标准值,此外还有最大允许温升的规定,并使变压器制造费用最小.下面所介绍的模型中未将最大允许温升作为不等式约束考虑,但规定的设计容量作为不等式约束之一.优化设计变量取以下几个:心柱直径 d 单位为cm窗口高度 h 单位为cm窗口宽度 c 单位为cm铁轭高度 y 单位为cm心柱磁密 B 单位为T铁轭磁密 By 单位为T电流密度 J 单位为A/mm2给定容量 P=A1 单位为W第32页,共49页,星期六,2024年,5月铁损 PFe=A2 单位为W铜损 PCu=A3 单位为W阻抗百分值 铁心体积计算:铁轭体积为,式中为叠压系数;为结构修正系数.故得铁心体积与设计变量关系式为.绕组铜体积计算公式为,式中为常数;为填铜系数.第33页,共49页,星期六,2024年,5月二、不等式约束的推导(一)设计容量约束式中,为给定输出功率.设铁心柱磁通与铁轭磁通相等,则可写成.(二)铁损约束式中,为给定铁损值.(三)铜损约束,式中,为给定的铜损;为常数.第34页,共49页,星期六,2024年,5月(四)阻抗百分值约束,式中,及分别为电阻及电抗百分值,对于集中参数组,有式中,为常数.于是可得.第35页,共49页,星期六,2024年,5月三、目标函数推导优化目标按制造费用最小考虑,其中包括绕组铜组材料费用,硅钢片材料费用,及固定费用(与设计变量无关),即第36页,共49页,星期六,2024年,5月四、优化设计模型一般形式及计算举例于是,三相电力变压器的优化设计模型为:其中,.下面是一个设计例子.已知P=10kVA,f=50Hz,10kV/0.3kV,W,=300W,=4%.表10.3给出优化设计值与初始值的比较第37页,共49页,星期六,2024年,5月可见,优化设计结果与初值相比,制造成本下降11%.实例三