基于证据理论的兆瓦级风电增速器不确定性优化设计

【摘要】： 增速器是风电机组的关键部件,它的主要功能是将风轮产生的动力传递给发电机进而传递到相应的部件。在设计、生产、安装和使用过程中存在很多随机不确定性因素,这些随机性很强的不确定性因素对风电增速器的使用寿命和可靠性有很大的影响。在风电增速器设计过程中,如果忽略这些不确定性因素,将有可能使得增速器存在较高的失效风险,甚至导致整个风电机组出现不可估量的失效后果。 本论文正是针对上述问题,以兆瓦级风电增速器为研究对象,在深入分析风电增速器设计过程中存在的各种不确定性因素的基础上,对风电增速器开展了不确定性条件下的优化设计,主要研究内容包括以下几个方面: (1)对只考虑区间变量的基于证据理论的优化设计方法(Evidence-based Design Optimization, EBDO)进行改进,在优化设计过程中同时考虑区间变量和随机变量。该方法的核心思想是:在区间段内先用顶点法估算极限状态函数的极值,然后利用一阶可靠度方法(First Order Reliability Method, FORM)在极值点处估计极限状态函数的可靠度极值,最后利用只考虑区间变量的EBDO算法进行优化设计。 (2)对风电增速器优化设计过程中存在的不确定性进行量化分析。针对同时存在的认知不确定性和客观不确定性,本文提出了一种同时含区间变量和随机变量不确定性的定量分析方法,并运用到风电增速器优化设计中。 (3)针对1.5MW风电增速器的结构设计,建立同时考虑区间变量和随机变量的EBDO优化数学模型,编写相应的优化程序进行优化。 (4)对优化结果进行对比分析,从分析的结果可知,本文的风电增速器优化设计方案是可行的。 【关键词】：不确定性 区间变量和随机变量 基于证据理论的优化设计方法(EBDO) 风电增速器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 存在的主要问题11-12
• 1.4 本论文的结构12-13
• 第二章 基本理论13-22
• 2.1 不确定性13-15
• 2.2 一阶可靠度方法（First Order Reliability Method, FORM）15-19
• 2.3 顶点法估算函数极值19-20
• 2.4 证据理论的基本内容20-22
• 第三章 同时考虑区间变量和随机变量的EBDO22-30
• 3.1 包含区间随机混合变量的极限状态函数可靠度极值估算22-26
• 3.2 考虑区间变量和随机变量的可靠性分析中Bel 和 Pl 的计算26-28
• 3.3 同时考虑区间变量和随机变量的EBDO 数学模型及其算法28-30
• 第四章 兆瓦级风力发电机增速器EBDO 优化数学模型30-71
• 4.1 1.5MW 风力发电机增速器结构概述30-32
• 4.1.1 斜齿轮材料及热处理参数31
• 4.1.2 基本输入参数31-32
• 4.2 风力发电机增速器优化设计中不确定性来源分析32
• 4.2.1 来自使用环境的不确定性32
• 4.2.2 来自生产以及安装维护过程的不确定性32
• 4.2.3 来自设计过程的不确定性32
• 4.3 不确定性在风电增速齿轮箱优化设计过程中的体现32-40
• 4.3.1 风电齿轮箱优化设计过程中的不确定性设计变量33-35
• 4.3.2 风电齿轮增速器优化设计过程中的不确定性设计参数35-40
• 4.4 考虑区间变量和随机变量的风电增速器EBDO 优化数学模型40-69
• 4.4.1 设计变量的选取41-42
• 4.4.2 目标函数的建立42-43
• 4.4.3 约束条件的建立43-69
• 4.5 1.5MW 级风电增速器EBDO 优化设计数学模型69-71
• 第五章 1.5MW 级风电增速器EBDO 优化及其结果分析71-78
• 5.1 优化程序的编写71-74
• 5.1.1 可靠性分析程序FORM 的编写71-73
• 5.1.2 MATLAB 优化命令的选择73-74
• 5.1.3 1.5MW 级风电增速器EBDO 优化程序74
• 5.2 优化结果分析74-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 后续工作展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 作者攻硕期间取得的成果85-86

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