System PROJMAT 2000: ranking kryteriów na tle ograniczeń uwikłanych optymalizacji wielokryterialnej silnika komutatorowego małej mocy

• Autorzy: Puternicki P. , Rudnicki M.

Warianty tytułu

EN

PROJMAT 2000 system: criteria rating versus constraints satisfaction for multicriterion optimal design of small commutator motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano system PROJMAT 2000 do optymalizacji silników komutatorowych małej mocy, oparty na metodzie sekwencyjnego programowania kwadratowego (SQP). System przeznaczony jest do pracy w środowisku pakietu Matlab i służy do optymalizacji wielokryterialnej zgodnie z przyjętym rankingiem kryteriów oceny silnika. System składa się z dwóch głównych modułów: optymalizatora, który znajduje optymalny wektor decyzyjny oraz postprocesora, który na jego podstawie oblicza podstawowe parametry elektromechaniczne silnika. Działanie systemu zademonstrowano na przykładzie optymalnego projektowania silnika 1200 W, 18000 obr/min. Przedstawiono wyniki dla różnych rankingów kryteriów: kosztu materiałów czynnych i sprawności. Zbadano wpływ ograniczeń na realność projektu. Podano rysunek optymalnego obwodu magnetycznego.

EN

In the paper an optimisation system PROJMAT 2000 for optimal design of small commutator motors based on sequential quadratic programming (SQP) is described. The SQP method along with quasi-Newton Hessian matrix update is nowadays recognised as one of the best optimisation algorithms available [1] (Fig. 1). The method is implemented in the Optimization Toolbox of Matlab [8]. The system works in the Matlab 4.2.c package environment and is intended for multicriterion or single optimisation following adopted performance criteria rating. For multicriterion optimisation the method of weighted sum is used. In the above method a multicriterion objective function is set up by introducing a dot product of the weight vector by multicriterion vector (Fig. 2). To reduce numerical effort we project the multicriterion vector onto [0,1] interval using appropriate vector norms. The above results as well in better trade-up between weight vector and multicriterion vector. Moreover, we introduce auxiliary objective sub-functions to have entirely minimisation problem. The PROJMAT 2000 system [5, 6, 7] consists of two main modules: that of optimser which finds an optimum design vector and that of post-processor which, on the basis of found design vector, calculates major electromechanical parameters of the motor. There are also extra subroutines for data handling, graphical processing and so on. Nowadays, the system is capable of handling ten-dimensional design vector subject to 46 constraints including simple bounds and technological ones. The system was elaborated to be friendly for the user to enhance user-system interaction. Huge potential of the PROJMAT 2000 system has been demonstrated for optimal design of a 1200 watt, 18000-rpm commutator motor. We give optimisation results for single and multicriterion optimisation using variable criteria rating: cost and efficiency of the motor (Fig.3). We have explored in detail how imposed constraints influence technical reliability of the project. We analyse compromise optimal solutions found using Pareto front concept. It is shown how the user can select the most suitable design from the infinite many solutions constituting Pareto front. The corresponding optimal magnetic circuit geometry obtained by PROKRYT [2, 3, 4] and PROJMAT 2000 systems is attached (Fig. 4). The final validation of found optimal design would require building a prototype motor. Final conclusions complete the paper.

Słowa kluczowe

PL

maszyny komutatorowe; silniki komutatorowe; optymalizacja; system PROJMAT

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2001
• Tom: Z. 208
• Strony: 143--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Puternicki P.

autor

Rudnicki M.

• Zakład Małych Maszyn Elektrycznych, Instytut Elektrotechniki