本發(fā)明涉及電機(jī)，具體為一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法。

背景技術(shù)：

1、響應(yīng)面法是一種綜合試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)建模的優(yōu)化方法，通過(guò)對(duì)有代表性的局部各點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，回歸擬合全局范圍內(nèi)的因素與結(jié)果間的函數(shù)關(guān)系，取得各因素最優(yōu)水平值。其基本思想是近似構(gòu)造一個(gè)具有明確表達(dá)形式的多項(xiàng)式來(lái)表達(dá)隱式函數(shù)。本質(zhì)上響應(yīng)面法是一套統(tǒng)計(jì)方法，用以尋找考慮輸入變量值不確定性之后的最佳響應(yīng)值。目前對(duì)于同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的修正常采用結(jié)果修正的方法，即根據(jù)試驗(yàn)得到的實(shí)測(cè)值修正模型結(jié)果的方法，可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)。而進(jìn)行同步電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)修正相比結(jié)果修正具有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是主電機(jī)數(shù)字孿生初始模型準(zhǔn)確度較高，布置即可應(yīng)用；二是迭代校準(zhǔn)、訓(xùn)練所需層次少，資源消耗小，對(duì)算法敏感度低；三是極端數(shù)據(jù)下機(jī)理模型“托底”，仍能維持合理性、準(zhǔn)確性。

2、目前對(duì)于應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)同步電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)的相關(guān)研究很少。作為電機(jī)設(shè)備廠商，具備對(duì)同步電機(jī)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理熟悉的優(yōu)勢(shì)，如何基于自身優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)同步電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)進(jìn)行修正，從而保證同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的準(zhǔn)確性。

3、因此，提供一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的缺陷而提供的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，保證了同步電機(jī)數(shù)字孿生模型在運(yùn)行中保持較高的準(zhǔn)確性。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

3、一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，包括：

4、步驟s1，在電機(jī)的軸功率p和轉(zhuǎn)頻n正常運(yùn)行范圍內(nèi)，分別相距一定的間隔，選取一定數(shù)量軸功率p和轉(zhuǎn)頻n，作為坐標(biāo)點(diǎn)，形成m個(gè)工況(p，n)；

5、步驟s2，對(duì)每組工況下軸功率p和轉(zhuǎn)頻值n，通過(guò)前期測(cè)試采集的方式直接獲得各工況下的定子電流i1和勵(lì)磁電流if1，作為實(shí)際值；

6、步驟s3，匯總每組工況下工況條件和輸出結(jié)果，[工況條件，實(shí)際值]的[p,n,i1,if1]的m行4列數(shù)組；

7、步驟s4，通過(guò)一輪修正得到獲得對(duì)應(yīng)的使得其中一組(p，n)工況下計(jì)算值接近目標(biāo)值的四個(gè)修正系數(shù)最優(yōu)的(xi1、xi2、xi3、xi4)修正系數(shù)向量；

8、步驟s5，針對(duì)每一組(p，n)工況下，通過(guò)所述步驟s4獲得對(duì)應(yīng)的最優(yōu)(x1、x2、x3、x4)修正系數(shù)向量，形成[x1，x2，x3，x4]的m行4列數(shù)組；

9、步驟s6，通過(guò)第二輪修正對(duì)形成[x1，x2，x3，x4]的m行4列數(shù)組通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)需要選擇所需要的任意一組(p，n)工況下計(jì)算值接近實(shí)際值的四個(gè)修正系數(shù)最優(yōu)結(jié)果，從而完成電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)自修正。

10、優(yōu)選的，所述步驟s1中，當(dāng)使用box-behnken(響應(yīng)面法)設(shè)計(jì)時(shí)，m小于29。

11、優(yōu)選的，所述步驟s4中，四個(gè)修正系數(shù)包括：電機(jī)鐵耗修正系數(shù)x1、電機(jī)雜散損耗修正系數(shù)x2、電機(jī)機(jī)械損耗修正系數(shù)x3和電機(jī)漏磁修正系數(shù)x4；其中，修正系數(shù)的初始值已知，通過(guò)理論公式和工程經(jīng)驗(yàn)獲得。

12、優(yōu)選的，所述步驟s4中，第一輪修正包括：

13、步驟s41，以電機(jī)數(shù)字孿生模型中的四個(gè)修正系數(shù)電機(jī)鐵耗修正系數(shù)x1、電機(jī)雜散損耗修正系數(shù)x2、電機(jī)機(jī)械損耗修正系數(shù)x3和電機(jī)漏磁修正系數(shù)x4作為輸入；

14、步驟s42，以一組工況下，定子電流和勵(lì)磁電流的實(shí)際值i1、if1作為優(yōu)化目標(biāo)；

15、步驟s43，設(shè)計(jì)不同電機(jī)鐵耗修正系數(shù)x1、電機(jī)雜散損耗修正系數(shù)x2、電機(jī)機(jī)械損耗修正系數(shù)x3和電機(jī)漏磁修正系數(shù)x4下的電機(jī)數(shù)字孿生模型輸出結(jié)果作為試驗(yàn)組；

16、步驟s44，應(yīng)用響應(yīng)面法計(jì)算得到接近目標(biāo)值的最優(yōu)的(xi1、xi2、xi3、xi4)修正系數(shù)向量。

17、優(yōu)選的，所述步驟s43中，試驗(yàn)組含n組數(shù)據(jù)，當(dāng)使用box-behnken設(shè)計(jì)時(shí)，n小于29。

18、優(yōu)選的，所述步驟s6中，第二輪修正包括：

19、步驟s61，將[x1，x2，x3，x4]數(shù)組作為第二輪修正的試驗(yàn)組輸入；

20、步驟s62，以其對(duì)應(yīng)的m組(p，n)工況作為輸出，應(yīng)用響應(yīng)面法，對(duì)選擇所需要的任意一組(p，n)工況作為優(yōu)化目標(biāo)值；

21、步驟s63，計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)的使得該組(p，n)工況下計(jì)算值接近實(shí)際值的四個(gè)修正系數(shù)最優(yōu)結(jié)果，從而完成電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)自修正。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明通過(guò)兩輪響應(yīng)面法，其中第一輪響應(yīng)面法以修正系數(shù)為輸入，特定一組工況下實(shí)際值為響應(yīng)值，獲得特定工況最優(yōu)修正系數(shù)映射關(guān)系，遍歷多組工況，在第二輪響應(yīng)面法，將特定工況組由第一輪中的前置條件轉(zhuǎn)變?yōu)轫憫?yīng)值，兩輪響應(yīng)面法環(huán)環(huán)相扣，將單輪響應(yīng)面法無(wú)法解決的電機(jī)數(shù)字孿生模型內(nèi)部系數(shù)修正問(wèn)題加以解決；

24、本發(fā)明在獲得的每一組工況和對(duì)應(yīng)最優(yōu)修正系數(shù)數(shù)組后，若欲知任意一組(p，n)工況下對(duì)應(yīng)的最接近實(shí)際值的修正系數(shù)，不用重復(fù)之前的操作，只需將所需的(p，n)工況作為目標(biāo)響應(yīng)值，應(yīng)用響應(yīng)面法計(jì)算即可；

25、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了同步電機(jī)數(shù)字孿生模型關(guān)鍵電氣孿生量的精確修正，保證了同步電機(jī)數(shù)字孿生模型在運(yùn)行中保持較高的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，所述步驟s1中，當(dāng)使用box-behnken設(shè)計(jì)時(shí)，m小于29。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，所述步驟s4中，四個(gè)修正系數(shù)包括：電機(jī)鐵耗修正系數(shù)x1、電機(jī)雜散損耗修正系數(shù)x2、電機(jī)機(jī)械損耗修正系數(shù)x3和電機(jī)漏磁修正系數(shù)x4；其中，修正系數(shù)的初始值已知，通過(guò)理論公式和工程經(jīng)驗(yàn)獲得。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，所述步驟s4中，第一輪修正包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，所述步驟s43中，試驗(yàn)組含n組數(shù)據(jù)，當(dāng)使用box-behnken設(shè)計(jì)時(shí)，n小于29。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，其特征在于，所述步驟s6中，第二輪修正包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于響應(yīng)面法的同步電機(jī)數(shù)字孿生模型的自修正方法，包括：步驟S1，在電機(jī)的軸功率和轉(zhuǎn)頻正常運(yùn)行范圍內(nèi)，分別相距一定的間隔，選取一定數(shù)量軸功率和轉(zhuǎn)頻，作為坐標(biāo)點(diǎn)，形成M個(gè)工況(P，n)；步驟S2，對(duì)每組工況下軸功率和轉(zhuǎn)頻值，通過(guò)前期測(cè)試采集的方式直接獲得各工況下的定子電流和勵(lì)磁電流，作為實(shí)際值；步驟S3，匯總每組工況下工況條件和輸出結(jié)果，[工況條件，實(shí)際值]的[P,n,I<subgt;1</subgt;,I<subgt;f1</subgt;]的M行4列數(shù)組；步驟S4，通過(guò)一輪修正得到獲得對(duì)應(yīng)的使得其中一組工況下計(jì)算值接近目標(biāo)值的四個(gè)修正系數(shù)最優(yōu)的(x<subgt;i1</subgt;、x<subgt;i2</subgt;、x<subgt;i3</subgt;、x<subgt;i4</subgt;)修正系數(shù)向量。本發(fā)明保證了同步電機(jī)數(shù)字孿生模型在運(yùn)行中保持較高的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：鞠震昊,張宙,張焱,李名殷,王櫟寧,錢(qián)亞,孫新宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17