反馈-模糊推理全局算法及其在传热学反问题中的应用

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tonytanli
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在传热学领域,根据已知的测量点信息和其他已知条件求解传热系统内未知条件的问题都属于传热学反问题。传热学反问题在实际工程中应用广泛,如生物,纺织,无损探伤等领域。传热学反问题的解决方法主要有梯度法和非梯度法,其中梯度法计算量较小,但不具有全局搜索能力,且由于传热学反问题具有不适定性,测量信息的输入误差会在梯度法的求解过程中被放大从而影响反演精度。非梯度法包括进化算法,萤火虫算法等启发式算法,这类方法普遍具有全局搜索能力,但运算量较大。模糊推理算法计算量较小,鲁棒性和抗不适定性较强,可以有效减弱测量误差对反演结果的影响,上述特点对解决传热学反问题有很大帮助。但常规模糊推理算法对传热系统的定性知识具有很强的依赖性,在应用于传热学规律未知和传热学规律定性描述为非单调函数的传热学反问题中时效果不佳。本文提出一种反馈-模糊推理全局算法来克服常规模糊推理算法的上述不足,主要研究内容包括以下几方面:首先,介绍模糊集合论和模糊推理方法的基本原理,然后结合反馈思想提出反馈-模糊推理算法,并进一步将反馈-模糊推理算法与模拟退火思想结合提出反馈-模糊推理全局算法,最后通过单极值和多极值函数的数学反问题算例验证了算法在求解反问题时的有效性。其次,对电动汽车集成控制器内的各个热源温度场进行仿真,并对模型进行等效简化;然后以电动汽车集成控制器风冷散热器设计问题为例,利用反馈-模糊推理全局算法从传热学反问题的角度对风冷散热器的几何边界进行反演,并讨论初始值和测量误差对反演结果的影响,验证该方法在传热学规律定性描述未知的传热学反问题的有效性和抗不适定性,并与常规模糊推理算法进行对比,证明该方法相对于常规模糊推理算法的优越性。最后,建立基于反馈-模糊推理全局算法的分散模糊推理系统,并以二维热传导问题为例,利用该系统对热传导体系内平板的几何边界进行计算,讨论初始值和测量误差对计算结果的影响,然后与基于常规模糊推理单元构成的分散模糊推理系统进行对比,验证该系统在求解传热学规律定性描述为单调函数时的有效性;然后利用基于反馈-模糊推理全局算法的分散模糊推理系统对二维水冷通道的几何边界进行反演,证明该系统可以有效求解传热学规律定性描述未知的多输入多输出传热学反问题。
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