本發(fā)明涉及模型構(gòu)建，具體涉及一種電機多物理場代理模型構(gòu)建方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、多物理場仿真隨著模型的復(fù)雜度增加，計算量不斷增加。在水電及抽蓄機組電機的數(shù)字孿生智慧運維領(lǐng)域，針對不同模型的實時仿真模型，需要采用不同的方法進(jìn)行構(gòu)建，從而實現(xiàn)數(shù)值計算階數(shù)的降維或者數(shù)據(jù)擬合，通過可視化的手段實現(xiàn)各部件多物理場的實時顯示。代理模型是一種高效的數(shù)學(xué)近似模型，由于它能夠顯著地提高計算效率，已經(jīng)逐漸發(fā)展為一種新的計算方法。抽樣方法是研究如何用最少的樣本點構(gòu)造出誤差最小的擬合函數(shù)，并能夠考慮數(shù)據(jù)的隨機誤差，而代理模型的精度依賴于樣本點的分布。

2、現(xiàn)有的樣本點采集往往借助常見的采樣方法進(jìn)行一次采樣，采樣的分布往往存在誤差和不確定性，初次采樣后構(gòu)建的代理模型不一定能夠滿足現(xiàn)場需求，因此需要二次采樣，而二次采樣往往費時費力，采樣結(jié)果還存在重復(fù)采樣點，去重工作也費時費力。同時電站日常實際運行的工況區(qū)域往往集中在某一區(qū)域，進(jìn)行均勻性采樣得到的樣本數(shù)據(jù)不具有普遍性，訓(xùn)練得到的代理模型準(zhǔn)確性較低，不貼合實際運行情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電機多物理場代理模型構(gòu)建方法及相關(guān)裝置，以提高樣本合理性，提高代理模型準(zhǔn)確性。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種電機多物理場代理模型構(gòu)建方法，該電機多物理場代理模型構(gòu)建方法包括：獲取目標(biāo)電機的現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)；基于樣本立體空間的數(shù)據(jù)密度將樣本立體空間劃分為多個重點采樣區(qū)間和多個非重點采樣區(qū)間，并為重點采樣區(qū)間設(shè)定第一采樣數(shù)量，為非重點采樣區(qū)間設(shè)定第二采樣數(shù)量，重點采樣區(qū)間的數(shù)據(jù)密度大于非重點采樣區(qū)間的數(shù)據(jù)密度；利用拉丁超立方采樣方法，分別按照第一采樣數(shù)量和第二采樣數(shù)量在重點采樣區(qū)間和非重點采樣區(qū)間內(nèi)對現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到第一工況樣本集；基于第一工況樣本集對初始代理模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，直至平均誤差滿足誤差要求，得到電機多物理場目標(biāo)代理模型。

3、在該實現(xiàn)方式中，通過根據(jù)樣本立體空間內(nèi)的數(shù)據(jù)密度對采樣區(qū)間進(jìn)行劃分，密度大的為重點采樣區(qū)間，密度的為非重點采樣區(qū)間，考慮電站日常實際運行的工況區(qū)域往往集中在某一區(qū)域，即密度大的重點采樣區(qū)間，對不同的采樣區(qū)間設(shè)定不同的采樣數(shù)量。在實際應(yīng)用時，重點采樣區(qū)間的單位面積采樣數(shù)量大于非重點區(qū)間，優(yōu)化電機溫度場代理模型構(gòu)建過程中的樣本空間，使得后續(xù)采集得到的樣本數(shù)據(jù)具有普遍性，能夠貼合實際運行數(shù)據(jù)情況，提升了樣本空間點采集的準(zhǔn)確度和與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的貼合度。進(jìn)一步地，對初始代理模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，直至平均誤差滿足誤差要求，提高電機多物理場目標(biāo)代理模型的準(zhǔn)確性。

4、在一種可選的實施方式中，現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)包括入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，基于樣本立體空間的數(shù)據(jù)密度將樣本立體空間劃分為多個重點采樣區(qū)間和多個非重點采樣區(qū)間包括：以入口風(fēng)速、空氣溫度和電流建立三維坐標(biāo)系，得到樣本立體空間，并將樣本立體空間劃分多個樣本立體子空間；基于入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)在樣本立體子空間中確定點要素；選擇點要素數(shù)量最多的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的樣本立體子空間作為重點采樣區(qū)間，將其他樣本立體子空間作為非重點采樣區(qū)間。

5、在該實現(xiàn)方式中，利用模型的輸入特征構(gòu)建坐標(biāo)系，得到的樣本立體空間能夠準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)的分布情況，通過以要素點數(shù)量反映空間數(shù)據(jù)密度，能夠減少密度計算難度，提高區(qū)間劃分效率和準(zhǔn)確性。

6、在一種可選的實施方式中，現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)還包括定子平均溫度，第一工況樣本集包括每個采樣點的第一工況樣本特征和第一工況樣本標(biāo)簽，按照第一采樣數(shù)量和第二采樣數(shù)量在重點采樣區(qū)間和非重點采樣區(qū)間內(nèi)對現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到第一工況樣本集包括：按照第一采樣數(shù)量在重點采樣區(qū)間的每個樣本立體子空間內(nèi)進(jìn)行采樣，按照第二采樣數(shù)量在非重點采樣區(qū)間的每個樣本立體子空間內(nèi)進(jìn)行采樣，得到多個采樣點；獲取每個采樣點對應(yīng)的入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，得到第一工況樣本特征；當(dāng)采樣點存在對應(yīng)的定子平均溫度，則將定子平均溫度作為采樣點對應(yīng)的第一工況樣本標(biāo)簽；當(dāng)采樣點不存在對應(yīng)的定子平均溫度，則基于定子周期性邊界三維流熱耦合模型對入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，生成仿真平均溫度，將仿真平均溫度作為采樣點對應(yīng)的第一工況樣本標(biāo)簽。

7、在該實現(xiàn)方式中，在每個樣本立體子空間分別進(jìn)行采樣，每個樣本立體子空間對應(yīng)的采樣數(shù)較少，能夠降低樣本采樣難度，樣本分布更均勻。進(jìn)一步地，優(yōu)先使用現(xiàn)有能夠采集到的準(zhǔn)確的定子平均溫度作為樣本標(biāo)簽，當(dāng)采樣點不存在對應(yīng)的定子平均溫度時，利用數(shù)據(jù)仿真模型進(jìn)行仿真，以填充樣本集，能夠提高后續(xù)訓(xùn)練的模型準(zhǔn)確性。

8、在一種可選的實施方式中，基于第一工況樣本集對初始代理模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，直至平均誤差滿足誤差要求，得到電機多物理場目標(biāo)代理模型包括：對第一工況樣本集進(jìn)行樣本質(zhì)量評估，當(dāng)樣本質(zhì)量不滿足質(zhì)量要求時，對第一工況樣本集進(jìn)行樣本擴(kuò)充；基于第一工況樣本集對初始代理模型進(jìn)行訓(xùn)練，并利用第一工況樣本集對訓(xùn)練后的初始代理模型進(jìn)行平均誤差判斷，當(dāng)平均誤差不滿足誤差要求時，對第一工況樣本集進(jìn)行樣本擴(kuò)充，直至平均誤差滿足誤差要求，得到電機多物理場目標(biāo)代理模型。

9、在該實現(xiàn)方式中，在模型訓(xùn)練之前和模型訓(xùn)練之后進(jìn)行兩次樣本擴(kuò)充，當(dāng)樣本質(zhì)量不滿足質(zhì)量要求時，進(jìn)行樣本擴(kuò)充；當(dāng)模型準(zhǔn)確性低時，進(jìn)行樣本擴(kuò)充。本技術(shù)僅進(jìn)行一次樣本采樣，后續(xù)只進(jìn)行樣本擴(kuò)充，能夠減少二次采樣難度，同時減少樣本去重的步驟，提高樣本新增效率。重復(fù)質(zhì)量評估和模型評估步驟，直至滿足要求，能夠進(jìn)一步提高模型準(zhǔn)確性。

10、在一種可選的實施方式中，對第一工況樣本集進(jìn)行樣本擴(kuò)充包括：獲取質(zhì)量最差或誤差最大的第二預(yù)設(shè)數(shù)量的目標(biāo)采樣點；沿樣本立體空間的x軸方向?qū)δ繕?biāo)采樣點進(jìn)行順序排列，將相鄰目標(biāo)采樣點為目標(biāo)采樣點組，并計算目標(biāo)采樣點組內(nèi)目標(biāo)采樣點的x軸距離；獲取x軸距離最大的第三預(yù)設(shè)數(shù)量的目標(biāo)采樣點組作為新增采樣點組，在新增采樣點組的兩個目標(biāo)采樣點之間設(shè)置新增樣本點；將新增樣本點對應(yīng)的入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)作為新增樣本點的新增工況樣本特征；基于定子周期性邊界三維流熱耦合模型對新增樣本點的入口風(fēng)速數(shù)據(jù)、空氣溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，生成新增平均溫度，將新增平均溫度作為新增采樣點的新增工況樣本標(biāo)簽。

11、在一種可選的實施方式中，在新增采樣點組的兩個目標(biāo)采樣點之間設(shè)置新增樣本點包括：在新增采樣點組的兩個目標(biāo)采樣點的x軸方向的1/2處上確定目標(biāo)x軸坐標(biāo)；并在目標(biāo)x軸坐標(biāo)的平面上確定與其他采樣點和其他新增樣本點距離最大的點，作為新增樣本點。

12、在該實現(xiàn)方式中，在距離較遠(yuǎn)的采樣點之間新增采樣點，能夠保證采樣點的分布均勻性，并且避免出現(xiàn)重復(fù)采樣點的情況，確保新增采樣點的質(zhì)量。同時，本技術(shù)先確定一個坐標(biāo)軸，再確定最終采樣點信息，能夠提高采樣點新增效率。

13、第二方面，本發(fā)明提供了一種電機多物理場代理模型構(gòu)建裝置，該電機多物理場代理模型構(gòu)建裝置包括：獲取模塊，用于獲取目標(biāo)電機的現(xiàn)場運行工況數(shù)據(jù)；劃分模塊，用于基于樣本立體空間的數(shù)據(jù)密度將樣本立體空間劃分為多個重點采樣區(qū)間和多個非重點采樣區(qū)間，并為重點采樣區(qū)間設(shè)定第一采樣數(shù)量，為非重點采樣區(qū)間設(shè)定第二采樣數(shù)量，重點采樣區(qū)間的數(shù)據(jù)密度大于非重點采樣區(qū)間的數(shù)據(jù)密度；采樣模塊，用于利用拉丁超立方采樣方法，分別按照第一采樣數(shù)量和第二采樣數(shù)量在重點采樣區(qū)間和非重點采樣區(qū)間內(nèi)進(jìn)行采樣，得到第一工況樣本集；訓(xùn)練模塊，用于基于第一工況樣本集對初始代理模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，直至平均誤差滿足誤差要求，得到電機多物理場目標(biāo)代理模型。

14、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機設(shè)備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計算機指令，處理器通過執(zhí)行計算機指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的電機多物理場代理模型構(gòu)建方法。

15、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的電機多物理場代理模型構(gòu)建方法。

16、第五方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的電機多物理場代理模型構(gòu)建方法。