考虑不确定因素下电磁场逆问题的可靠性优化设计研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51507105
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    任自艳
  • 依托单位：
    沈阳工业大学
  • 学科分类：
    E0701.电磁场与电路
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Considering various uncertainties in engineering problems, the project focuses on the reliability-based optimal design to improve robustness and feasibility of industrial products. In this project, with the help of probability theory and fuzzy theory, the reliability analysis is applied to predict the degree of stability for objective and constraint functions through the stochastic distribution of design variables/parameter. The main targets are listed as follows：(1) To deal with insufficient uncertainties in the early design stage, the fuzzy theory will be used for uncertainty modeling in the prediction of reliability. (2) For the large scale and complex inverse electromagnetic problems, the numerical efficient methods of reliability evaluation will be developed based on the design sensitivity analysis by FEM and the dynamic Kriging surrogate model. (3) In order to obtain multiple reliable solutions, a multi-objective reliability-based optimal design algorithm will be proposed by using the particle swarm optimization algorithm. Finally, the suggested reliability-based optimal design algorithm will be validated by engineering experiment of Thomson coil actuator used for arc eliminator system. This project will establish new topics about reliability theory and reliability-based optimal design in the field of domestic computational electromagnetic.
针对工程问题中的各种不确定性因素，本项目从提高工业产品的稳定性和可靠性出发，拟开展电磁场逆问题基于可靠度的优化设计研究。本研究中的可靠性分析是基于概率理论和模糊理论，通过设计变量或参数的随机分布来预测工程系统的目标性能和约束函数的稳定程度。其主要研究内容分为以下几个方面: (1) 在产品设计的初级阶段，针对不充足的不确定信息，本项目采用模糊理论模拟不确定因素, 并将其用于可靠度的预测中。(2) 针对大型复杂的电磁场问题，分别基于有限元设计灵敏度分析和动态Kriging模型，研究快速高效的可靠度预测方法。(3) 从平衡多个性能目标的角度出发，开发基于粒子群的多目标可靠度优化设计算法。最后对用于快速消弧装置的Thomson Coil 执行器进行基于可靠度的优化设计，以此为工程实例来验证本项目开发的优化算法。本项目将填补我国计算电磁学领域在可靠度优化设计理论和技术方面的研究空白。

结项摘要

针对电气工程领域中的各种不确定性因素，本项目从提高电工产品的稳定性和可靠性出发，开展了电磁场逆问题基于可靠度的优化设计研究。.本项目的科学意义在于：首次在电气工程领域基于概率理论和模糊理论，通过设计变量或参数的随机分布来预测工程系统的目标性能和约束函数的稳定程度。可以提高电工产品的质量、系统的可靠性，有助于工程师在复杂工况下做出可靠的决策。.本项目的主要研究内容包括：.1、针对产品设计初期，很难获得足够的不确定信息，提出了基于模糊数学的可能性理论进行可靠度评估方法。针对大型复杂的电磁场问题，分别基于灵敏度分析和代理模型，提出了快速高效的可靠度预测方法。.2、为实现系统的最优性能以及保证系统最高的可靠度，本项目从多目标的角度提出优化模型，结合区域分解、代理模型及新型优化方法等高效策略为设计者提供较多的优化候选解。.3、通过一台永磁同步电机进行基于可靠度的优化设计，数值上验证了本项目开发的优化算法。本研究对高性能电机的精细化设计和生产具有借鉴意义。.4、最后将所开发的算法程序等集成为一个优化桌面，为智能设计程序的开发奠定了初步的基础。.同时，结合该项目的研究，培养硕士5名，在国际学术期刊、国际会议等发表论文18篇，被SCI收录6篇，获得授权国家发明专利1项。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（6）
专利数量（1）
A Novel Reliability-Based Optimal Design of Electromagnetic Devices Based on Adaptive Dynamic Taylor Kriging
基于自适应动态泰勒克里金法的新型电磁装置可靠性优化设计
  • DOI：
    10.1109/cefc.2016.7816139
  • 发表时间：
    2016-11
  • 期刊：
    IEEE Transactiona on Magnetics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏斌;任自艳;Chang-Seop Koh
  • 通讯作者：
    Chang-Seop Koh
Locality Preserving Matching
自适应克里格法与权重指数蒙特卡罗模拟相结合的可靠性分析新方法
  • DOI：
    10.1109/tmag.2017.2763198
  • 发表时间：
    2019-05-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTER VISION
  • 影响因子：
    19.5
  • 作者：
    Ma, Jiayi;Zhao, Ji;Guo, Xiaojie
  • 通讯作者：
    Guo, Xiaojie
A Possibility-Based Robust Optimal Design Algorithm in Preliminary Design Stage of Electromagnetic Devices
电磁器件初步设计阶段基于可能性的鲁棒优化设计算法
  • DOI：
    10.1109/tmag.2015.2491366
  • 发表时间：
    2016-03-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Ren, Ziyan;He, Siying;Koh, Chang-Seop
  • 通讯作者：
    Koh, Chang-Seop
A Novel Subregion-Based Multidimensional Optimization of Electromagnetic Devices Assisted by Kriging Surrogate Model
克里格代理模型辅助的新型电磁装置子区域多维优化
  • DOI：
    10.1109/tmag.2017.2655099
  • 发表时间：
    2017-01
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    夏斌;任自艳;Kyung Choi;Chang-Seop Koh
  • 通讯作者：
    Chang-Seop Koh
A New Reliability-Based Optimal Design Algorithm of Electromagnetic Problems with Uncertain Variables: Multi-objective Approach
一种新的基于可靠性的不确定变量电磁问题优化设计算法：多目标方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Jornal of Electrical Engineering and Technology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    任自艳;彭宝阳;刘洋;赵国新;Chang-Seop Koh
  • 通讯作者：
    Chang-Seop Koh

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其他文献

旋转磁化下电工钢片磁致伸缩动态矢量特性模型
  • DOI：
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.170285
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国电机工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王园弟;张艳丽;张殿海;任自艳;白保东;谢德馨
  • 通讯作者：
    谢德馨
无取向电工钢片旋转磁致伸缩的动态测量与分析(英文)
  • DOI：
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170696
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    电工技术学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王园弟;张艳丽;张殿海;任自艳;谢德馨
  • 通讯作者：
    谢德馨
直流偏磁下单相变压器铁心实验模型局部磁致形变测量与模拟
  • DOI：
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.201161
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国电机工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王振;张艳丽;张殿海;任自艳;谢德馨;白保东
  • 通讯作者：
    白保东
基于高频材料特性分析的旋转式松耦合变压器结构设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    电工技术学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯超;张艳丽;任自艳;张殿海;綦艳丽
  • 通讯作者：
    綦艳丽

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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