Optymalizacja parametrów dynamicznych aktuatora magnetostrykcyjnego

• Autorzy: Kowalski K. , Nowak L. , Knypiński Ł.

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2017.91.0020

Warianty tytułu

EN

Optimization of the magnetostrictive actuator dynamic parameters

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering (10-11.04.2017 ; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono algorytm i oprogramowanie do optymalizacji struktury aktuatora magnetostrykcyjnego z uwzględnieniem jego charakterystyk dynamicznych. Urządzenie jest przeznaczone do napędu zaworu komory roboczej impulsowego działa plazmowego, służącego do badań w zakresie fizyki plazmy. Charakteryzuje się bardzo krótkim czasem reakcji – rzędu kilkudziesięciu mikrosekund. Rozparzono strukturę, w której walcowy magnetostrykcyjny rdzeń jest umieszczony w cylindrycznej cewce zasilanej impulsami z baterii kondensatorów. Opracowano dwumodułowe oprogramowanie komputerowe umożliwiające optymalizację struktury obiektu z wykorzystaniem polowo-obwodowego modelu zjawisk nieustalonych. Przeprowadzono szereg obliczeń optymalizacyjnych przy czym testowano dwie strategie: strategię z wielokryterialną kompromisową funkcją celu i strategię z funkcją kary.

EN

In the paper the algorithm and two–module software for optimization of the magnetostrictive actuator, taking the dynamic parameters into account has been presented. The device is applied as a drive for plasma valve and is characterised by very short time of the operation, even less than 1 millisecond. The structure with cylindrical core and cylindrical exciting winding supplied with discharging capacitor current pulses has been design. The field–circuit mathematical model of the dynamic operation of the actuator has been applied. The elaborated computer software consists of two modules: (a) optimization module containing genetic algorithm and (b) module containing the mathematical model of the device. In order to take into consideration different partial criteria, two strategies are proposed. In the first strategy the compromise objective function is constructed; in the second one – the penalty function is included into the objective function. It has been shown that capacity of battery and number of winding turns have the greatest impact on the dynamic operation of the system.

Słowa kluczowe

PL

algorytmy genetyczne; aktuatory elektromagnetyczne; magnetostrykcja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 91
• Strony: 213--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Kowalski K.

• Politechnika Poznańska

autor

Nowak L.

• Politechnika Poznańska

autor

Knypiński Ł.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] G. Engdahl, Handbook of giant magneto-strictive materials, San Diego, USA: Academic Press; 2000.
• [2] P. Idziak, K. Kowalski, L. Nowak, Knypiński Ł., FE Transient Analysis of the Magnetostrictive Actuator, IOS Press – International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 51, No. s1, pp. S81–S87, 2016.
• [3] H. de Gersem, R. Mertens, D. Lahaye, S. Vandewalle, K. Hameyer, Solution strategies for transient, field–circuit coupled systems, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 36, No. 4, pp. 1531–1534, 2000.
• [4] K. Harmer, G.W. Jewell, D. Howe, Transient performance of a short–stroke linear solenoid actuator, IEE Proc.—Elect. Power Appl., Vol. 149, No. 5, pp. 379–384, 2002.
• [5] Ł. Knypiński, L. Nowak, A. Demenko, Optimization of the synchronous motor with hybrid permanent magnet excitation system, COMPEL – The International Journal For Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, Vol. 34, No. 2, pp. 448–454, 2015.
• [6] Ł. Knypiński, Optimization of permanent magnet motors based on field–circuit model of electromagnetic phenomena, Doctor Thesis, Poznań University of Technology, 2016.
• [7] L. Nowak, Dynamic FE Analysis of Quasi– Axisymmetrical Electromechanical Converters, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 30, No. 5, pp. 3268–3271, 1994.
• [8] F. Piriou, A. Razek, A Non–linear Coupled Field and Electric Circuit Equations, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 28, No. 2, pp. 1295–1298, 1992.
• [9] P. Ripka, Magnetic sensors and magnetometers. Artech House, Boston, London, 2001.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).