多策略粒子群算法在磁悬浮承重装置中的应用

混合磁悬浮装置的各项参数相互影响,决定着整个装置的性能。在满足承重要求的条件下,有必要对该装置的各项参数进行优化研究。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到混合磁悬浮承重装置的参数优化中。首先,对混合磁悬浮装置进行介绍,通过分析永磁和电磁悬浮力,以励磁损耗和资金投入最小,和在允许范围内减载程度最高为目标,建立该装置的优化模型。在算法上,通过分析传统粒子群算法的缺陷,首次提出多开端策略来提高种群的多样性,结合反向学习和参数修正等多种策略对粒子群算法进行改进(多策略改进粒子群算法),以广义Schwefel函数为验证函数,通过与其他粒子群算法的比较证明,改进算法具有更强的优势。最后,运用多策略改进粒子群算法对磁悬浮模型进行优化,将优化结果与原有参数进行比较,分析可知该结果更加符合实际情况,通过仿真验证该结果的合理性,为进一步建立实验模型奠定了理论基础。     

立轴式水轮发电机组转动部分电磁磁力减载系统研究

为解决水轮发电机组转动部分电磁磁力减载过程中存在磁饱和严重和减载力不足的问题,在对单环式电磁减载结构研究的基础上,提出了多环改进电磁结构。应用电磁磁力减载原理,结合实例利用有限元法分析了单环式电磁减载结构存在的问题,并研究了多环结构布线槽个数和齿槽分配关系对电磁减载力的影响。证实了多环结构能有效解决单环结构的磁饱和问题,同时多环改进结构可大幅增加电磁力,能够满足减载要求,进而减轻推力轴承的轴向负荷,提高水轮发电机组运行的可靠性。     

磁悬浮承重装置中发热与温升分析计算

准确的热分析是磁悬浮系统电磁装置优化设计、防止过热的前提。提出了基于等效热路模型的电磁装置发热及温升计算方法,并与基于"场"的仿真分析结果进行比较,验证其正确性。首先,利用ANSYS软件建立电磁装置的瞬态温度场模型,并将装置中动铁心随大轴旋转时与空气产生的风摩擦损耗包含在模型中,通过仿真分析,得到电磁装置温度分布;然后,通过对散热路径的分析建立了电磁装置的等效热路模型,从"路"的角度计算出本电磁装置各位置的温升;最后,将基于"路"的计算结果与基于"场"的仿真结果进行了比较分析,各部分温升误差均在允许范围内,验证了等效热路模型计算电磁装置发热及温升方法的准确性和可行性。在基于"场"和"路"的两种分析中,均考虑了电阻率随温升的变化,散热分析中均计及了导热系数和对流散热系数随温度的变化。     

考虑隔磁桥饱和的切向式永磁电机电枢磁场解析建模

为解决多层绕组结构的切向式永磁电机磁场准确计算的难题,文中基于二维子域解析建模思想提出一种考虑定子多层绕组结构和转子隔磁桥饱和效应的电枢磁密解析计算方法。该方法首先在定子槽内进行精细子域划分,以建立多层电枢绕组的矢量磁位方程,然后通过等效气隙对切向式转子铁芯隔磁桥处的饱和效应进行等效,最后结合误差校验和循环迭代,有效解决传统子域建模方法因无法考虑铁芯有限磁导率而难以对内置式永磁电机进行磁场计算的问题。文中以8极9槽和10极12槽永磁电机为例,结合不同绕组结构建立有限元解析模型,并将有限元法计算结果与解析法计算结果进行对比,验证了该方法的计算准确性和运算快速性。     

基于谱峭度分析和粒子群Kmeans算法的高压断路器故障诊断研究

为满足电网对高压断路器高效诊断要求,提出一种谱峭度分析和粒子群K均值算法(PSO-Kmeans)相结合的故障诊断方法。该方法首先对正常状态和故障状态振动信号进行快速Kurtogram谱峭度分析,得到谱峭度指标最大中心频率和相应频率分辨率,据此设计带通滤波器对信号进行去噪;对去噪后的信号进行小波分解,提取小波包能量熵作为特征量;进一步采用PSO-Kmeans对特征量进行聚类分析。实验结果表明:改进谱峭度分析法弥补了传统带通滤波器参数确定的不足,提升去噪效果;去噪与PSO-Kmeans算法相结合的诊断方法克服了传统Kmeans易受初始聚类中心影响的缺点,聚类效果良好且精度高于传统算法,证实该方法适用于高精度高压断路器机械故障诊断。     

基于ESP8266的磁吸附爬壁机器人控制系统研究

针对现有爬壁机器人吸附力无法调控的问题,提出一种新型动态可调节磁吸附爬壁机器人的解决方案。基于ESP8266模块的新型控制方式,并使用MPU-6050来检测机器人的运行姿态,二者相结合实现磁吸附力的动态自动调节。通过样机的测试实验证明了设计的机器人及其控制系统能够实现吸附力动态自动调节。     

基于Halbach阵列的水轮发电机组永磁悬浮承重装置

大中型立轴式水轮发电机组巨大的轴向负荷容易使推力瓦油膜变形,从而造成推力轴承的损坏。为了解决这个问题,设计了基于水轮发电机组的混合磁悬浮承重系统来减小推力轴承承担的轴向负荷。其中永磁悬浮装置体积很大而现场安装空间有限,提出了将Halbach阵列应用于永磁悬浮承重装置,并用有限元分析软件对承载力与装置结构尺寸关系进行了仿真分析。结果显示,基于Halbach阵列的永磁悬浮装置承载力得到很大的提升,因而装置体积可以得到适当缩小,成本也可得到节约。     

基于反向云自适应粒子群算法的多目标无功优化

针对粒子群算法在高维复杂问题寻优时易陷入局部寻优的现象,提出了反向云自适应粒子群算法(OCAPSO),通过反向学习加快算法的收敛速度,使用云模型来平衡粒子的全部搜索和局部搜索能力,使用自适应突变机制增强种群的多样性。用高维广义Schwarz函数对OCAPSO的有效性进行验证,进一步以IEEE30节点系统进行单目标和多目标无功优化测试并将测试结果与粒子群优化（PSO）,进化算法（EA）等测试结果进行比较,证实了该算法的优越性。分析表明,OCAPSO算法用于解决多目标无功优化问题有效可行。     

水轮发电机组转子部分电永磁磁力减载系统研究

为解决传统水轮发电机组的混合磁力减载系统存在占用空间过大、现场不易安装的问题,在原电磁磁力减载系统基础上设计了电永磁磁力减载系统,分别采用有限元方法和磁路法进行模拟仿真和减载力解析计算。结果表明,相比原电磁磁力减载系统,该系统减载力得到了一定的的提高,可以达到适当减小系统占用空间的目的,且计算简单,精度满足工程要求。