論文の概要: Comparative Evaluation of Machine Learning and Deep Learning Models for Wound-Rotor Synchronous Motor Performance Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.21230v1
- Date: Fri, 19 Jun 2026 08:49:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-26 07:16:44.47301
- Title: Comparative Evaluation of Machine Learning and Deep Learning Models for Wound-Rotor Synchronous Motor Performance Prediction
- Title(参考訳): 回転子同期モータ性能予測のための機械学習モデルとディープラーニングモデルの比較評価
- Authors: Kıvanç Doğan, Ahmet Orhan,
- Abstract要約: 本研究は、FT Transformerのような最近のディープラーニングアーキテクチャを含む幅広いモデルスペクトルを提供する。
その結果、ニューラルネットワークベースのモデルは、木ベースのモデルよりも体系的に優れていることがわかった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Wound rotor synchronous motors have emerged as a strong alternative that eliminates dependence on REEs. However, WRSM design requires the simultaneous optimization of numerous geometric and electromagnetic parameters, and the high computational cost of conventional finite element analysis severely limits the rapid exploration of the large parameter space. Although there are machine-learning-based surrogate modeling studies in the literature, they generally compare only a limited number of models, exclude deep learning architectures, and do not provide a comprehensive benchmark specific to WRSM. In this study, the performance of a total of eight machine learning and deep learning models from four different algorithmic families was systematically compared for the prediction of WRSM torque and motor efficiency. On a dataset of 3351 samples generated using Latin Hypercube Sampling in the Motor-CAD simulation environment, each model was trained with 10 different random seed values and tuned via Optuna hyperparameter optimization. Different from the existing literature, this study jointly offers a broad model spectrum including recent deep learning architectures such as FT Transformer, a multi-seed reproducibility protocol, and a Pareto analysis of the computational cost-accuracy trade-off. The results revealed that neural-network-based models systematically outperform tree-based models. The FT-Transformer model achieved the highest single-model accuracy with R^2 = 0.9928, producing predictions in 0.33 milliseconds and thus obtaining several orders of magnitude speedup compared to FEA. Model performances were evaluated in a multidimensional manner using R^2, MAE, RMSE, and MAPE metrics.
- Abstract(参考訳): ロータ同期電動機は、REEへの依存をなくす強力な代替品として登場した。
しかし、WRSM設計には幾何パラメータと電磁パラメータの同時最適化が必要であり、従来の有限要素解析の計算コストが高いため、大きなパラメータ空間の急速な探索は困難である。
文献には機械学習に基づく代理モデル研究があるが、一般的には限られた数のモデルのみを比較し、ディープラーニングアーキテクチャを除外し、WRSMに特有の包括的なベンチマークを提供していない。
本研究では,WRSMトルクの予測とモータ効率の予測において,4つの異なるアルゴリズム群による合計8つの機械学習モデルとディープラーニングモデルの性能を体系的に比較した。
モーターCADシミュレーション環境においてラテンハイパーキューブサンプリングを用いて生成した3351サンプルのデータセットにおいて、各モデルを10種類のランダムシード値でトレーニングし、オプトゥーナハイパーパラメーター最適化によりチューニングした。
既存の文献と異なり、本研究ではFT Transformerのような最近のディープラーニングアーキテクチャ、多種再現性プロトコル、計算コスト・正確性トレードオフのPareto分析を含む幅広いモデルスペクトルを共同で提供している。
その結果、ニューラルネットワークベースのモデルは、木ベースのモデルよりも体系的に優れていることがわかった。
FT-Transformerモデルは、R^2 = 0.9928で最高の単モデル精度を達成し、0.33ミリ秒で予測し、FAAと比較して数桁のスピードアップが得られる。
モデル性能をR^2, MAE, RMSE, MAPEを用いて多次元的に評価した。
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