新型高性能電工材料應用特性模塊化與自學習建模技術研究.pdf

1、新型高性能電工材料因具有優(yōu)異的性能和廣泛的應用前景，為電工及相關行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用，其應用特性的建模問題是這些材料用于工程設計的關鍵問題。由于這些材料的物質結構及其形成規(guī)律各不相同，其特性的顯現(xiàn)和變化所依賴的外界因素及敏感程度也各異，并且其應用特性涉及電工學科、材料學科、信息學科、機械學科等多學科領域交叉的許多深層次內容，這就增加了應用特性建模的難度和復雜性。在河北省百名優(yōu)秀人才支持計劃項目的資助下，本文選擇了“新型高性能電工

2、材料應用特性模塊化與自學習建模技術研究”這一既具有科學價值又具有實際意義的課題，以期為這些材料的應用提供理論依據(jù)和器件性能仿真手段，節(jié)約設計成本，加快各種相關產品的開發(fā)。
　　 本文的主要研究內容有以下幾個方面：
　　 1 ．考慮多物理場耦合的特性。新型高性能電工材料對來自外界或內部的各種信息，如電、磁、熱、光、應力(應變)等信號之強度及變化具有感知及響應能力，是構成眾多的、先進應用器件的基礎。同時也因感知和響應的存在，

3、使得材料中原本相互獨立的特性，發(fā)生了耦合。因此，在新型高性能電工材料應用特性建模時考慮了多場耦合特征。
　　 2 ．引入模塊化設計思想。在充分考慮新型高性能電工材料在實際應用中所受到的機械(應力)效應、溫度(熱)效應、電場效應、磁場效應、光學效應等各種影響的因素上，綜合考慮高性能電工材料的應用特性在建模過程中所建模型的線性度、維數(shù)、工作狀態(tài)、耦合因素、耦合方法和數(shù)值計算方法等因素，以系統(tǒng)功能為基礎，運用模塊劃分的原則，采用自頂向

4、下(top-down)的方法，對新型高性能電工材料應用特性建模進行了系統(tǒng)研究。
　　 為了使各模塊相對獨立性強、數(shù)據(jù)依賴性盡量小和數(shù)據(jù)冗余較小，利用工程模糊綜合評判方法，對系統(tǒng)的功能進行了合并，最終劃分了7個模塊：材料物理效應模塊、模型維數(shù)模塊、線性度模塊、工作狀態(tài)模塊、耦合因素模塊、耦合方法模塊和數(shù)值計算方法模塊，并初步實現(xiàn)了新型高性能電工材料應用特性建模的模塊化設計。
　　 3 ．引入自學習機制。根據(jù)新型高性能電工材

5、料應用特性建模的特點及不同的學習目標，提出的自學習功能具有自適應、優(yōu)化和智能化特征。將專家系統(tǒng)引入新型高性能電工材料應用特性自學習功能的建模技術中，并采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)設計了新型高性能電工材料應用特性建模與分析軟件。
　　 4 ．以超磁致伸縮加速度傳感器設計為例，將模塊化設計方法融入到知識庫的設計過程中，建立了超磁致伸縮加速度傳感器知識庫。采用新型高性能電工材料應用特性建模與分析軟件對超磁致伸縮加速度傳感器進行建模分析，并根