| 毕业论文 遗传算法功率因数优化，共50页，29977字。 摘 要 三相异步电动机由于结构简单、维护方便、机械特性较硬、价格便宜，所以在工矿企业中广泛地被作为电气传动的主要原动机。在许多工况下，大功率异步电动机常常运行在轻载和空载的状态，此时电动机的功率因数和机械效率都很低，因此能源浪费极大。如果能够找到一种合适的优化算法对三相异步电动机在空载或轻载状态的功率因数和机械效率做综合优化，找出一个异步电动机在空载或轻载状态下的最佳控制转速，则可以达到三相异步电动机在该状态下的节能目的。遗传算法是一种简单、高效的优化算法，它为我们指明了一种求解复杂系统优化问题的通用途径，也为解决本文中三相异步电动机空载和轻载时功率因数、机械效率的综合优化问题提供了有力依据。 本文运用电机学原理对三相异步电动机在轻载和空载时的功率因数，机械效率，以及转差率之间关系从理论上进行了详细的数学分析和推导，并得出了三者之间精确的数学表达式。这一步是运用遗传算法解决优化问题的基础。再通过选择适当的遗传算法和设置遗传算法的各项参数仿真编程，研究和讨论优化结果。将优化后的参数换算成系统控制器的给定量实现三相异步电动机在空载和轻载时的节能控制。仿真和试验结果表明，特征转差率所对应转速运行下的三相异步电动机能够获得最佳的节能控制效果。 关键词：遗传算法 功率因数优化 机械效率优化 自寻优控制 特征转差率 目 录 摘 要 I Abstract II 目 录 III 第一章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 三相异步电动机轻载与空载时的能耗特点 1 1.3 遗传算法简介 2 1.3.1 遗传算法的发展与应用 2 1.3.2 遗传算法的特点 4 1.4 国内外研究现状分析 4 1.5 本课题的研究内容及意义 5 第二章 三相异步电动机轻载与空载状态的理论分析 7 2.1 问题的成因 7 2.1.1 异步电动机的等效电路 7 2.1.2 三相异步电动机空载与轻载状态的能耗分析 10 2.2 功率因数优化的理论分析 10 2.3 机械效率优化的理论分析 11 2.4 本章小结 12 第三章 基本遗传算法 13 3.1 生物遗传学中的基本用语 13 3.2 遗传算法的基本思想 14 3.3 遗传算法的编码 14 3.3.1 二进制编码 14 3.3.2 格雷码编码方法 15 3.3.3 浮点编码 16 3.3.4 符号编码方法 16 3.4 适应度函数 17 3.4.1 目标函数映射成适应度函数 17 3.4.2 适应度函数的设计原则 18 3.4.3 适应度函数的尺度变换 18 3.5 遗传算法的基本操作 19 3.5.1 选择（selection） 19 3.5.2 交叉或基因重组（crossover/ recombination） 21 3.5.3 变异（mutation） 22 3.6 标准遗传算法 22 3.7 本章小结 23 第四章 三相异步电动机参数测定与遗传算法的实现 24 4.1 三相异步电动机参数测定 24 4.1.1 空载试验 24 4.1.2 短路试验 25 4.2 遗传算法的实现 26 4.2.1 适应度函数的选取 27 4.2.2 二进制编码 27 4.2.3 选择操作 28 4.2.4 交叉操作 30 4.2.5 变异操作 31 4.3 本章小节 33 第五章 三相异步电动机智能型节能控制器的结构、原理及实现 34 5.1 控制器的原理 34 5.1.1 6SE70系列变频器性能特点 34 5.1.2 节能控制原理 35 5.2 基于6SE70系列变频器的智能型节能控制器的实现 36 5.2.1 简单应用参数的基本设置 36 5.2.2 判断功能模块 37 5.2.3 固定给定模块 38 5.2.4 给定选择模块 38 5.3 本章小节 41 第六章 结束语 42 参考文献 45 致 谢 47 |
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