电机组合代理模型构建方法、系统、设备及存储介质

本发明涉及电机优化设计，尤其涉及一种电机组合代理模型构建方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、电机优化设计是指在给定的设计要求和约束边界等限制下，调整相关设计变量以获得电机性能最优的设计方案。由于电机的工作原理复杂、拓扑型式灵活、性能指标多样，且不同指标间存在制约与冲突，使得电机设计问题具有非凸、非线性、维度复杂等特点，对电机建模和优化设计技术提出更高需求。

2、如何提高在复杂参数维度空间下的电机优化设计效率，现已成为电机设计领域的研究热点。目前，业界主流的技术路线是以精确电机性能模型为基础，采用合适的多目标智能寻优算法，通过计算机强大的运算能力快速寻找出优化目标的帕累托前沿，进而确定电机性能最优的设计方案。

3、现有技术中不同的经典代理模型在应用场景、样本需求度、构建难度、全局与局部拟合精度、预测能力等特质上各具优劣，使得在电机多目标优化设计过程中选择出适合模型具有较高难度。经典模型虽能较好解决低变量空间维度下的单目标优化问题，但随着设计变量空间的维度和优化目标多样性的增加，不可避免地提升代理模型构建难度和模型复杂度，导致模型预测性能不确定度增加，最终影响电机优化设计的效率和精度。因此，如何构建具有高全局预测精度的电机性能代理模型，提升电机优化设计的效率和精度问题成为一个亟待解决的问题。

4、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供了一种电机组合代理模型构建方法、系统、设备及存储介质，旨在解决如何构建具有高全局预测精度的电机性能代理模型，提升电机优化设计的效率和精度的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种电机组合代理模型构建方法，所述电机组合代理模型构建方法包括：

3、确定电机初始变量、电机约束条件及电机优化目标；

4、基于所述电机约束条件根据所述电机初始变量及所述电机优化目标确定空间缩减策略；

5、根据所述空间缩减策略对所述电机初始变量进行调整，重构电机设计变量；

6、基于所述电机设计变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型。

7、可选地，所述基于所述电机约束条件根据所述电机初始变量及所述电机优化目标确定空间缩减策略的步骤，包括：

8、基于所述电机约束条件确定所述电机初始变量和所述电机优化目标对应的参数相关性分析结果；

9、根据所述参数相关性分析结果确定空间缩减策略。

10、可选地，所述基于所述电机约束条件确定所述电机初始变量和所述电机优化目标对应的参数相关性分析结果的步骤，包括：

11、基于拉丁超立方法确定试验样本空间；

12、在所述电机约束条件下根据所述试验样本空间、所述电机初始变量和所述电机优化目标通过皮尔逊相关系数计算公式得到皮尔逊相关系数；

13、所述皮尔逊相关系数计算公式为：

14、

15、式中，pxy为皮尔逊相关系数，n为试验样本空间，xi为第i个电机初始变量，yi为第i个电机优化目标；

16、根据所述皮尔逊相关系数确定所述电机初始变量对应的参数相关性分析结果。

17、可选地，所述基于所述电机设计变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型的步骤，包括：

18、分别确定多个元代理模型对应的元模型权重因子；

19、根据所述电机设计变量和所述元模型权重因子通过组合代理模型构造表达式构建电机组合代理模型；

20、所述组合代理模型构造表达式为：

21、

22、

23、式中，x为优化变量，为组合代理模型的预测响应值，ωi为第i个元模型的权重因子，为第i个元模型的预测响应值，m为构造组合代理模型的初始元模型数量。

24、可选地，所述分别确定多个元代理模型对应的元模型权重因子的步骤，包括：

25、通过最小化全局预测均方根误差公式确定多个元代理模型对应的元模型权重因子；

26、所述最小化全局预测均方根误差公式为：

27、

28、

29、

30、

31、

32、

33、α<1

34、β<0

35、式中，ee为电机组合代理模型，ei为第i个元代理模型的预测均方根误差，为电机组合代理模型预测值的均方根误差的平均值，n为更新后的样本空间，y(xk)为第k个样本点真实响应值，为第i个元模型在第k个样本点的预测响应值，α和β为用于控制平均模型和单一代理模型重要程度的参数。

36、可选地，所述基于所述电机设计变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型的步骤之后，还包括：

37、基于留一交叉验证法通过预设误差公式确定所述电机组合代理模型对应的归一化均方根误差；

38、所述预设误差公式为：

39、

40、式中，nrsme为归一化均方根误差；

41、判断所述归一化均方根误差是否小于预设阈值；

42、在所述归一化均方根误差小于所述预设阈值时，将所述电机组合代理模型作为目标组合代理模型。

43、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电机组合代理模型构建系统，所述电机组合代理模型构建系统包括：

44、确定模块，用于确定电机初始变量、电机约束条件及电机优化目标；

45、所述确定模块，还用于基于所述电机约束条件根据所述电机初始变量及所述电机优化目标确定空间缩减策略；

46、调整模块，用于根据所述空间缩减策略对所述电机初始变量进行调整，重构电机设计变量；

47、构建模块，用于基于所述电机设计变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型，所述多个元代理模型包括多项式响应面模型、克里金模型及径向基函数模型。

48、可选地，所述电机组合代理模型构建系统还包括：

49、检测模块，用于基于留一交叉验证法通过预设误差公式确定所述电机组合代理模型对应的归一化均方根误差；

50、所述预设误差公式为：

51、

52、式中，nrsme为归一化均方根误差；

53、所述检测模块，还用于判断所述归一化均方根误差是否小于预设阈值；

54、所述检测模块，还用于在所述归一化均方根误差小于所述预设阈值时，将所述电机组合代理模型作为目标组合代理模型。

55、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电机组合代理模型构建设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电机组合代理模型构建程序，所述电机组合代理模型构建程序配置为实现如上文所述的电机组合代理模型构建方法的步骤。

56、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有电机组合代理模型构建程序，所述电机组合代理模型构建程序被处理器执行时实现如上文所述的电机组合代理模型构建方法的步骤。

57、本发明首先确定电机初始变量、电机约束条件及电机优化目标，然后基于电机约束条件根据电机初始变量及电机优化目标确定空间缩减策略，之后根据空间缩减策略对电机初始变量进行调整，重构电机设计变量，最后基于重构电机设计变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型。相较于现有技术中随着变量空间维度和优化目标多样性的增加，不可避免地提升代理模型构建难度和复杂度，降低电机代理模型的全局预测精度，导致模型预测性能不确定度增加，影响电机优化设计效率和精度，而本发明基于电机约束条件根据空间缩减策略对电机初始变量进行调整，根据缩减后的变量和多个元代理模型构建电机组合代理模型，能够有效提高电机代理模型的全局预测精度，避免了设计变量增多带来的优化设计维度困难问题，进而提升了电机组合代理模型的智能优化设计效率和精确度。