專利名稱：低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，涉及的是一種低壓電動(dòng)機(jī)快速確定的方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的國(guó)際制造業(yè)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正在從傳統(tǒng)方法向先進(jìn)制造技術(shù)方向發(fā)展，制造業(yè)的信息化和全球化已成為制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。制造企業(yè)信息化建設(shè)的核心是產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造及相關(guān)數(shù)字化技術(shù)的集成。產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究正逐漸成為企業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用的熱點(diǎn)，也是企業(yè)創(chuàng)新能力提升所必要的工具。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程是創(chuàng)造性地建立滿足功能要求技術(shù)系統(tǒng)的活動(dòng)過(guò)程。低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是影響產(chǎn)品性能、質(zhì)量、成本和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要工作，產(chǎn)品能否滿足客戶要求，能否快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，在很大程度上取決于產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)工作。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，對(duì)于產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，美國(guó)MIT機(jī)械工程系N. P. Suh教授提出了設(shè)計(jì)理論，即把整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程分為四個(gè)域，分別為客戶域 (Customer Domain)、功能域(Functional Domain)、結(jié)構(gòu)域(Physical Domain)禾口過(guò)禾呈域 (Process Domain)。整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程就是彼此相鄰的兩個(gè)域之間參數(shù)的相互映射的過(guò)程。Dumm提出了模糊C均值算法，經(jīng)Bezdek將其推廣與發(fā)展，它本質(zhì)上是一種局部迭代尋優(yōu)算法。佐治亞理工學(xué)院Goel等研制的Kritik設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是模塊實(shí)例推理方法。天津大學(xué)楊澤平研究了微機(jī)變壓器模塊化設(shè)計(jì)方案，模塊化設(shè)計(jì)使微機(jī)變壓器的保護(hù)思路更加清晰，提高了保護(hù)軟件的設(shè)計(jì)效率和可靠性。浙江大學(xué)廖懷洲研究了充分利用已有零部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)方案，增加變型設(shè)計(jì)零部件和標(biāo)準(zhǔn)的比例，用盡可能少的零部件，組合成盡可能多種類的產(chǎn)品。已有的快速設(shè)計(jì)方法只能有效的解決局部環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，沒(méi)有將快速設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的集成在一起。在低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方面尚未應(yīng)用，缺少完整的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速設(shè)計(jì)的方案，有待改進(jìn)提高以滿足實(shí)際的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)中的不足，提出一種低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，以滿足客戶多樣化的需求，以及高產(chǎn)品質(zhì)量和敏捷性的要求。同時(shí)使企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)的現(xiàn)成工藝，降低設(shè)計(jì)費(fèi)用和生產(chǎn)周期。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是—種低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其包括以下步驟1)基于公理化理論對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊進(jìn)行劃分根據(jù)公理化理論、已知的當(dāng)前約束以及低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，得到滿足獨(dú)立公理的關(guān)系矩陣，分解低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊和結(jié)構(gòu)域直到最底層，得到符合設(shè)計(jì)要求的無(wú)耦合或可解耦的關(guān)系矩陣；2)基于模糊聚類分析方法將客戶需求向功能模塊映射
模糊聚類分析根據(jù)不同的特征把客戶需求分成不同的類群，特征可以是客戶基本特征、客戶價(jià)值特征以及客戶行為特征，通過(guò)客戶需求向功能模塊映射的關(guān)系特性矩陣將步驟1)中低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊和客戶需求聯(lián)系起來(lái)；3)基于模塊實(shí)例推理低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置配置建立模塊化產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)，其必須能有效地表達(dá)在配置設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的各類信息，為確定低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置提供實(shí)例檢索；4)運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)利用尺寸約束和產(chǎn)品元器件關(guān)鍵標(biāo)識(shí)符將低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置通用電路模塊參數(shù)化；5)低壓電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)算法計(jì)算出低壓電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)時(shí)間參數(shù)，及時(shí)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作；6)根據(jù)客戶需求檢索產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)，獲得低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，或者，若沒(méi)有相應(yīng)實(shí)例則實(shí)施步驟1)-5)中的至少一項(xiàng)修改產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)。所述步驟2、中的關(guān)系特性矩陣若不符合獨(dú)立公理的耦合映射，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行解耦，其可以采用最佳聚類數(shù)的聚類算法解耦，包括第一階段確定聚類算法的最佳聚類數(shù)輸入樣本數(shù)據(jù)輸出樣本聚類中心，樣本最佳聚類數(shù)步驟1采用歐式距離公式計(jì)算所有樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的歐式距離，生成歐式距離矩陣；步驟2采用離差平方和方法，計(jì)算樣本數(shù)據(jù)類間的鏈接距離，并生成分層聚類樹(shù)，該步具體思想為設(shè)有N個(gè)樣本，初始時(shí)N個(gè)樣本各為一類，然后按照離差平方和距離計(jì)算公式計(jì)算他們之間的距離，將距離最小的類并為一新類，再計(jì)算并類后的新類和其他類的距離，又將距離最小的兩類合并，如此往復(fù)，直到將N個(gè)樣本合并成一類為止，離差平方和距離計(jì)算公式^坌！^⑶-Aj(X^-Iw)
權(quán)利要求
1.一種低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其特征在于其包括以下步驟1)基于公理化理論對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊進(jìn)行劃分根據(jù)公理化理論、已知的當(dāng)前約束以及低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)，得到滿足獨(dú)立公理的關(guān)系矩陣，分解低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊和結(jié)構(gòu)域直到最底層，得到符合設(shè)計(jì)要求的無(wú)耦合或可解耦的關(guān)系矩陣；2)基于模糊聚類分析方法將客戶需求向功能模塊映射模糊聚類分析根據(jù)不同的特征把客戶需求分成不同的類群，特征是客戶基本特征、客戶價(jià)值特征以及客戶行為特征，通過(guò)客戶需求向功能模塊映射的關(guān)系特性矩陣將步驟1) 中低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊和客戶需求聯(lián)系起來(lái)；3)基于模塊實(shí)例推理低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置配置建立模塊化產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)，其必須能有效地表達(dá)在配置設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的各類信息，為確定低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置提供實(shí)例檢索；4)運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)利用尺寸約束和產(chǎn)品元器件關(guān)鍵標(biāo)識(shí)符將低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置通用電路模塊參數(shù)化；5)低壓電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)算法計(jì)算出低壓電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)時(shí)間參數(shù)，及時(shí)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作；6)根據(jù)客戶需求檢索產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)，獲得低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，或者，若沒(méi)有相應(yīng)實(shí)例則實(shí)施步驟1)-5)中的至少一項(xiàng)修改產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其特征在于所述步驟 2)中的關(guān)系特性矩陣若不符合獨(dú)立公理的耦合映射，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行解耦，其采用最佳聚類數(shù)的聚類算法解耦，包括第一階段確定聚類算法的最佳聚類數(shù)輸入樣本數(shù)據(jù)輸出樣本聚類中心，樣本最佳聚類數(shù)步驟1采用歐式距離公式計(jì)算所有樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的歐式距離，生成歐式距離矩陣；步驟2采用離差平方和方法，計(jì)算樣本數(shù)據(jù)類間的鏈接距離，并生成分層聚類樹(shù)，該步具體思想為設(shè)有N個(gè)樣本，初始時(shí)N個(gè)樣本各為一類，然后按照離差平方和距離計(jì)算公式計(jì)算他們之間的距離，將距離最小的類并為一新類，再計(jì)算并類后的新類和其他類的距離，又將距離最小的兩類合并，如此往復(fù)，直到將N個(gè)樣本合并成一類為止，離差平方和距離計(jì)算公式A=if:te)-〒w)(x^-iw)t=\ a=l將N個(gè)樣本分成k個(gè)類C1; C2，. . .，Ck，式中用Zg表示Ct中的第i個(gè)樣本，Nt表示Ct 中的樣本個(gè)數(shù)，是Ct的重心；步驟3根據(jù)鏈接距離計(jì)算值切割分層聚類樹(shù)，得到不同的樣本分割結(jié)果；步驟4根據(jù)F統(tǒng)計(jì)量公式計(jì)算不同分割結(jié)果下的F統(tǒng)計(jì)量值，跟據(jù)計(jì)算結(jié)果，最大F統(tǒng)計(jì)量值對(duì)應(yīng)最佳分類結(jié)果，由此獲得樣本數(shù)據(jù)最佳聚類數(shù)和相應(yīng)的聚類結(jié)果；為第j類中樣本丄)與中心-(,)的-0)t距離；第二階段執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)最佳聚類數(shù)的聚類算法輸入加權(quán)指數(shù)m、樣本數(shù)據(jù)集、算法迭代終止條件ε、樣本最佳聚類數(shù)輸出聚類中心矩陣V、模糊劃分矩陣U步驟1以執(zhí)行算法第一階段后獲得的值為初始化條件，并輸入樣本數(shù)據(jù)集X，終止條件 ε >0，加權(quán)指數(shù)111;步驟2利用下述公式計(jì)算樣本與聚類中心的距離，式中1彡i彡C，1彡j彡η ； 步驟3令《⑴)，修正UG+1)， 1ILdA(xJ^v)I (xJ^r)2dt >0VO O ---I 4Λ；步驟4對(duì)UQ)更新聚類中心陣Γ = {v,('+1)j戶1戶1式中1彡i彡c，Ua)表示1次迭代后的隸屬度矩陣，為1+1次迭代后的聚類重心； 步驟5若I |ν(1+1)-νω I I ( ε，則停止迭代，否則執(zhí)行1 = 1+1，跳轉(zhuǎn)步驟2， 確定低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器功構(gòu)單元聚類特征耦合關(guān)聯(lián)矩陣，cIlC12 ■■ c\nC = [CpC2,...,^]=c2lc22 ■■ c2ncn2 ·.cnn基于最佳聚類數(shù)的聚類算法進(jìn)行解耦后得到非耦合映射，A=Cx FME =cIl 0C21 cIl0 \fFME, λ0FME,\cnl cn2 ... c 皿嚴(yán)nJ
3.如權(quán)利要求1所述的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其特征在于所述步驟 3)，包括:產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)中的實(shí)例；用 Ck = {akl, ak2，. . .，aki,. . .，akn}，k = 1，2，. . .，m.表示，3其中m表示當(dāng)前實(shí)例庫(kù)中的實(shí)例數(shù)，aki(i=l,2, ···，!!)是實(shí)例Ck的屬性，用一個(gè)三元向量組表示 = (Pi，Wi，Xi)，其中Pi表示屬性名，Wi表示屬性的權(quán)重值，Xi表示屬性值；客戶產(chǎn)品需求；用Q0= {a01,a02,... ,a0i}表示，根據(jù)客戶需求和實(shí)例Ck進(jìn)行相似度計(jì)算，檢索最符合客戶需求的實(shí)例；相似度計(jì)算J, (0。,Q) = ^|;[m^( . )]，其中Sfe0i. aki)為對(duì)象知和知的相似度，當(dāng)他們屬性值相同的時(shí)候相似度為1，不同的時(shí)候相似度為0 ； 比較相似度，選擇最相似的模塊實(shí)例，修改后重新存入模塊庫(kù)。
4.如權(quán)利要求1所述的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其特征在于所述步驟 4)，包括對(duì)同一個(gè)功能的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置通用電路作歸納，將其分成幾類，在同一構(gòu)建方式中，把元器件型號(hào)不同，形狀相同的電路模塊歸為一類，以此確定修改參數(shù)；根據(jù)公理化設(shè)計(jì)理論劃分結(jié)果，將與功能域相關(guān)的各個(gè)通用電路模塊進(jìn)行有效地關(guān)聯(lián)，構(gòu)成低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置電路，選擇需要修改的低壓電動(dòng)機(jī)局部電路模塊，根據(jù)前述確定的修改參數(shù)對(duì)通用電路模塊進(jìn)行修改，使得原有的局部設(shè)計(jì)得以重用；實(shí)例參數(shù)化修改后，將電腦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)修改過(guò)的最優(yōu)實(shí)例保存為新的實(shí)例，擴(kuò)充產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)。
全文摘要
一種低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置快速確定的方法，其基于公理化理論對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置功能模塊進(jìn)行劃分，得到符合設(shè)計(jì)要求的無(wú)耦合或可解耦的關(guān)系矩陣；基于模糊聚類分析方法將客戶需求向功能模塊映射獲得關(guān)系特性矩陣；基于模塊實(shí)例推理低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置配置，建立產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)；運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)利用尺寸約束和產(chǎn)品元器件關(guān)鍵標(biāo)識(shí)符將低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置通用電路模塊參數(shù)化；計(jì)算出低壓電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)時(shí)間參數(shù)，及時(shí)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作；根據(jù)客戶需求檢索產(chǎn)品實(shí)例檢索庫(kù)，獲得低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置或修改產(chǎn)品實(shí)例檢索的相應(yīng)信息模型。本發(fā)明滿足了客戶多樣化的需求，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)的現(xiàn)成工藝，降低設(shè)計(jì)費(fèi)用和生產(chǎn)周期。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102222139SQ20111015025
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者余闖, 劉雪梅, 張劍, 徐立云, 李愛(ài)平, 謝楠, 陳海江 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)