自適應(yīng)遺傳算法在潛油電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的作用分析

摘? 要：在潛油電機(jī)當(dāng)中應(yīng)用到自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，能夠進(jìn)一步降低潛油電機(jī)運(yùn)行消耗。從而確保潛油電機(jī)在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中能夠呈現(xiàn)出相對(duì)更加良好的節(jié)能環(huán)保效果，并促使電機(jī)使用壽命得以延長(zhǎng)。借助于自適應(yīng)遺傳算法的優(yōu)化應(yīng)用，進(jìn)一步提升了潛油電機(jī)的運(yùn)行效率，本文將基于實(shí)際中優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)遺傳算法;潛油電機(jī);優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言：作為我國(guó)當(dāng)前油田機(jī)采設(shè)備中的一種，潛油電機(jī)的應(yīng)用其主要是基于電磁核心驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，在實(shí)際應(yīng)用中常常涉及到高溫、高壓以及腐蝕等環(huán)境當(dāng)中。因此為了能夠有效延長(zhǎng)潛油電機(jī)使用壽命，并提升其運(yùn)行效率，盡可能的降低能耗，則需要借助于自適應(yīng)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而形成更加良好的使用效果。

1 潛油電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)中自適應(yīng)遺傳算法的應(yīng)用

1.1潛油電機(jī)電磁場(chǎng)模型

潛油電機(jī)當(dāng)中的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要?jiǎng)t是以常見的三維渦流電磁場(chǎng)為主，而基于這樣的電磁場(chǎng)，其渦流結(jié)構(gòu)以及非渦流需要應(yīng)用到公式進(jìn)行描述。在公式當(dāng)中，μ表示的是磁導(dǎo)率，A則表示為電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的矢量電磁，σ表示為電導(dǎo)率，且傳導(dǎo)狀態(tài)下的電流密度應(yīng)用到J表示。基于潛油電機(jī)的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)講，實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要借助于非線性規(guī)劃，并結(jié)合多變量條件特征實(shí)施處理。則最為有效的方式就是基于自適應(yīng)下的遺傳算法，獲得最優(yōu)計(jì)算值。

1.2自適應(yīng)遺傳算法原理

遺傳算法的應(yīng)用能夠借助于問(wèn)題的空間性，從而映射到編碼空間當(dāng)中。通過(guò)在其中選擇相適應(yīng)的函數(shù)值，借助于變異、交叉等不同的方式獲得基于問(wèn)題下的解決答案，從而將這一結(jié)果反射回問(wèn)題空間當(dāng)中。作為遺傳算法的優(yōu)化方式，自適應(yīng)遺傳算法的應(yīng)用則對(duì)編碼空間下的函數(shù)變異算子P以及交叉算子P實(shí)施必要的修正，從而能夠有效提升基于自適應(yīng)遺傳算法下的搜索速度，提升個(gè)體存在概率精準(zhǔn)度。

1.3優(yōu)化設(shè)計(jì)流程研究

應(yīng)用自適應(yīng)遺傳算法對(duì)潛油電機(jī)電磁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先需要應(yīng)用到一維染色體編碼，染色體初始設(shè)計(jì)數(shù)量為100，優(yōu)化設(shè)計(jì)最大值為120。應(yīng)用既定比例算子進(jìn)行計(jì)算，其中變異率與交叉率分別為P、P，調(diào)整自適應(yīng)遺傳算法。結(jié)合潛油電機(jī)電磁模型公式選擇優(yōu)化變量，設(shè)定潛油電機(jī)效率為目標(biāo)函數(shù)，選擇定子槽高、定子鐵芯以及電壓波動(dòng)為優(yōu)化變量，設(shè)定基于功率因數(shù)最低值、電流倍數(shù)最大值以及啟動(dòng)電阻最大值等約束條件，離散化連續(xù)變量，從而獲取最終計(jì)算值，保存記錄。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)案例

選擇潛油電機(jī)中的多個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)象設(shè)定基于優(yōu)化設(shè)計(jì)下的變量范圍，包括功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)等。其中以力神泵業(yè)集團(tuán)中的某潛油電機(jī)為例，借助于自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其初始電壓則設(shè)定為924V，轉(zhuǎn)子數(shù)量為6節(jié)，功率為10kV。設(shè)定潛油電機(jī)效率為目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，實(shí)施優(yōu)化后的實(shí)際參數(shù)等經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出明顯的提升效果。通過(guò)參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，基于應(yīng)用到自適應(yīng)遺傳算法下的潛油電機(jī)優(yōu)化具有顯著應(yīng)用效率，能夠進(jìn)一步提升電機(jī)應(yīng)用效率，從而達(dá)到更加良好的適應(yīng)性高效運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)。

3 優(yōu)化作用驗(yàn)證

為了能夠?qū)撚碗姍C(jī)借助于自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)下的實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證，從而總結(jié)實(shí)際優(yōu)化作用，則需要按照應(yīng)用自適應(yīng)遺傳算法優(yōu)化完成的潛油電機(jī)電磁運(yùn)轉(zhuǎn)方案重新制造一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行組合加工之后按照嚴(yán)格的潛油電泵機(jī)組運(yùn)行實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行室內(nèi)測(cè)試。

正式實(shí)施實(shí)驗(yàn)，需要對(duì)潛油電機(jī)的相序進(jìn)行測(cè)試，隨后檢測(cè)潛油電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速率。堵住轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)之后，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。堵住潛油電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)后的通電時(shí)間不能夠超過(guò)10s，否則將會(huì)損壞潛油電機(jī)。并根據(jù)轉(zhuǎn)子停滯時(shí)的功率測(cè)試參數(shù)對(duì)潛油電機(jī)啟動(dòng)下的電流倍數(shù)、轉(zhuǎn)矩倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)用到圓圖法進(jìn)行記錄。基于測(cè)功機(jī)下的潛油電機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)實(shí)施負(fù)載模擬實(shí)驗(yàn)，在開始實(shí)驗(yàn)后，對(duì)負(fù)載運(yùn)行1h之后的潛油電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)速值以及定子電流等進(jìn)行檢測(cè)記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)潛油電機(jī)優(yōu)化完成后的耐壓程度進(jìn)行測(cè)試，要求最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果需要能夠滿足在10kV/2.5mm運(yùn)行條件下保持1min不被擊穿。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得的實(shí)際數(shù)據(jù)參數(shù)，對(duì)比自適應(yīng)遺傳算法下的優(yōu)化計(jì)算參數(shù)，誤差百分比如表1所示。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)參數(shù)以及理論計(jì)算參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其中兩者的實(shí)際誤差均能夠控制在1%之內(nèi)，則進(jìn)一步證明了基于自適應(yīng)遺傳算法下的潛油電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論具有較高精準(zhǔn)度。在經(jīng)過(guò)實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)后，潛油電機(jī)的運(yùn)行效率與運(yùn)行功率都能夠得到顯著提升，不僅能夠有效降低以往在油田工程中的運(yùn)行能耗，同時(shí)也能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的井下作業(yè)環(huán)境。優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行效果，呈現(xiàn)出更加良好的適應(yīng)性，并有效延長(zhǎng)了使用壽命，體現(xiàn)出明顯經(jīng)濟(jì)型特征。為我國(guó)的潛油電機(jī)應(yīng)用提供助力，并對(duì)油田機(jī)采電泵機(jī)組的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)做出貢獻(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：結(jié)合自適應(yīng)遺傳算法對(duì)潛油電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化，從而結(jié)合實(shí)際案例以及實(shí)驗(yàn)參數(shù)等，進(jìn)一步證明了基于對(duì)電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性，為潛油電機(jī)在油田工程當(dāng)中的高質(zhì)量應(yīng)用提供了重要理論研究依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李丹. 基于遺傳算法的自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑探究[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)，2022，（03）：50-51+89.

[2]楊世忠，李善偉，孫崇國(guó). 前饋補(bǔ)償和自適應(yīng)遺傳算法的空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化[J]. 計(jì)算機(jī)仿真，2022，39（03）：454-458+494.

作者簡(jiǎn)介：朱智平（1979年7月—），男，漢族，浙江義烏人，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造。