PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Real-time evolutionary optimization of metallurgical processes using ARM microcontroller

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Ewolucyjna optymalizacja procesów metalurgicznych w zasie rzeczywistym z wykorzystaniem mikrokontrolera ARM
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The real time (RT) computations with the use of microcontrollers have been present in everyday life for years. They are very useful in e.g. online control of processes due to the ability to determine the proper control in case of any environment changes. The algorithms employed in RT computation must be as simple as possible to meet the imposed time limits. On the other hand, the continuous increase in computational power of modern microcontrollers and embedded platforms causes that more complex algorithms can be performed in the real time. However, during implementation of any algorithm the specific structure and requirements of the microcontroller must be taken into consideration. Another way of fulfilling the time limits of the RT computations is application of metamodel instead of model of controlling process. Within this paper the possibility of application of evolutionary algorithm (EA) to solve three chosen optimization problems in real time using microcontroller of ARM architecture was considered. Analyzed optimization problems were as follows: aluminum alloy anti-collision side beam hot stamping process, laminar cooling of dual phase (DP) steel sheets and minimization of the potential energy of the atomic clusters. All computations were performed using two different approaches i.e. low-level and object- oriented approach. Obtained results and drawn conclusions are presented.
PL
W artykule rozważano zastosowanie mikrokontrolerów w optymalizacji parametrów procesów metalurgicznych z użyciem algorytmów ewolucyjnych. Do wyznaczenia wartości funkcji przystosowania użyto metamodeli, zbudowanych w oparciu o funkcje wielomianowe i sztuczną sieć neuronową. Jako platformę testową wykorzystano zestaw uruchomieniowy ST-DISCOVERY. wyposażony w mikrokontroler STM32F429Z1T6 (rdzeń ARM-CortexM4F. architektura ARMv7M). Jest to 32-bitowy jednoukładowy mikrokomputer, wyposażony w sprzętową jednostkę zmiennoprzecinkową pojedynczej precyzji i wszystkie niezbędne peryferia pozwalające tworzyć samodzielny system mikroprocesorowy. Do implementacji algorytmu ewolucyjnego zastosowano dwa podejścia. W pierwszym użyto języka C ze wstawkami asemblera, a w drugim użyto środowiska programowania opartego o Visual Studio oraz bibliotekę .NET Micro Framework. W artykule przedstawiono optymalizację z użyciem metamodelu pozwalającego dobrać parametry procesu gorącego tłoczenia belki samochodowej, chłodzenia laminamego blach ze stali DP po walcowaniu na gorąco oraz minimalizację energii potencjalnej prostych układów kilkuatomowych. Porównano czasy pracy implementacji niskopoziomowej oraz wykorzystującej współczesny język obiektowy.
Wydawca
Rocznik
Strony
20--26
Opis fizyczny
Bibliogr. 16 poz., rys.
Twórcy
autor
  • AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30. 30-059 Kraków, Poland
autor
  • Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Poland
  • AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30. 30-059 Kraków, Poland
Bibliografia
  • Berkley, J., Turkiyyah. G., Berg, D„ Ganter, M.. Weghorst, S, 2004. Real-Time Finite Element Modeling for Surgery Simulation: An Application to Virtual Suturing, IEEE Transactions on visualization and computer graphics, 10(3), 314-325.
  • Duriez, C\, 2013. Control of clastic soft robots based on real-time finite element method. Robotics and Automation (ICRA), 3982-3987.
  • Girifalco, L.A.,Weizer, V.G., 1959. Application of the Morse Potential Function to Cubic Metals, Physical Review, 1 14 (3), 687-690.
  • Hold, W., Hinds, Ch., 2015, ARM Assembly Language. Fundamentals and Techniques, CRC Press.
  • Isobc. Y., Watanabe, H.. Yamazaki, N., XiaoWci, L, Kobayashi. Y., Miyashita, T., Hashizume, M., Fujie, M. G., 2013. Real- Time Temperature Control System Based on the Finite Element Method for Liver Radiofrequency Ablation: Effect of the Time Interval on Control, Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 35th Annual International Conference of the IEEE. 392-396.
  • Jaramillo. A.E.. Boulanger, P. Prieto, F., 2011. On-line 3-D sys-tem for the inspection of deformable parts. The Internation-al Journal of Advanced Manufacturing Technolology, 57, 1053-1063.
  • Kim. S. K... Clio. D. W., 1997, Real-Time Estimation of Manufature Distribution in a Ball-Screw System. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 37, 4.451 -464.
  • Kuehner, J., 2008, Expert .NET Micro Framework. Apress, Berkeley.
  • Kusiak, J., Sztangrct, Ł., Pietrzyk. M., 2015. Effective strategies of metamodelling of industrial metallurgical processes. Ad-vances in Engineering Software, 89. 90-97.
  • Kuś. W.. Burczyński, T., 2008, Parallel bioinspired algorithms in optimization of structures, Lecture Notes on Computational Science, 4967, 1285-1292.
  • Kuś, W, Długosz, A., Burczyński, T„ 2011. OPTIM - library of bioinspired optimization algorithms in engineering applications. Computer Methods in Materials Science. I I.9-15.
  • Lapeer, R.J., Gasson. P.D., Karri. V., 2010. Simulating plastic surgery: From human skin tensile tests, through hyperelastic finite element models to real-time haptics, Progress in Biophysics and Molecular Biology. 103, 208-216.
  • Mrozek, A., Kuś. W., Burczyński. T.. 2010, Searching of stable configurations of nanostructures using computational intel-ligence methods, Czasopismo Techniczne. Mechanika. 107,
  • Pietrzyk, M., Madej, L., Rauch, Ł., Gołąb, R., 2010, Multiseale modeling of microstructure evolution during laminar cool¬ing of hot rolled DP steel. Achieves of Civil and Mechnical Engineering, 10, 57-67.
  • Schraudolph, N. N. 1999, A fast, compact approximation of the exponential function, Neural Computation. 11. 853-862. Shin, E.. 2000, Real-time recovery of impact force based on finite element analysis. Computers and Structures, 76. 621-635. Vigncron, L. M.. Verly. J. G., Warfield, S. K.. 2004. Modelling Surgical Cuts, Retractions, and Resections via Extended Finite Element Method, MICCAI. 2004. LNCS 3217, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 311-318.
  • Yiu, J.. 2014, The Definitive Guide to ARM Corte.x-M3 and Cortex-M4 Processors, Third Edition, Elsevier.
  • Zhou, J., Wang, B., Lin. J.. Fu, L.. 2013, Optimization of an aluminum alloy anti-collision side beam hot stamping process using a multi-objective genetic algorithm. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 13. 401 -41 1.
Uwagi
PL
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-3aafde08-f708-416c-9790-fa8dc12250d7
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.