Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Analiza trójwymiarowego obszaru optymalnych rozwiązań silnika komutatorowego

100%

Puternicki P. , Rudnicki M.

|

1999

|

tom Z. 201

65-78

PL

Opisano możliwości i strukturę systemu Projkryt projektowania silnika komutatorowego małej mocy z zaznaczeniem wprowadzonych uzupełnień w oprogramowaniu tego systemu w celu uzyskiwania pełnego zbioru wartości funkcji celu. Dokonano rozszerzenia analizy jaką daje system Projkryt. Wykorzystano pakiet Matlab do interpolacji funkcji celu wszystkich rozwiązań spełniających nałożone wymagania i ograniczenia. Przedstawiono wyniki optymalizacji dla kilku kryteriów w postaci przestrzennych obszarów charakteryzowanych najlepszym rozwiązaniem i optimami lokalnymi. Omówiono zgodność projektów ocenianych wg różnych kryterów. Stosując przyjęty porządek ważności kryteriów wybrano optymalny projekt.

EN

In the paper the idea of design package PROJKRYT is presented [1, 5, 6]. The implemented method aims at the optimal design of small commutator motors. Special attention is paid on main components of choosing the best design from the set of numerical results [3,7]. The best design is found by varying the magnetic circuit geometry and magnetic saturation of the circuit as well. The quality of magnetic circuit and windings design is checked against technological restrictions using a number of tolerance contraints. Only those designs satisfying all physical requirements are further analysed (Fig. 1,2). The software package Projkryt has been modified to get the whole collection of values of a given criterion. The Matlab package [4] was applied to obtain interpolated values of each criterion in three dimensions. To validate designed motors several criteria expressing different design priorities [5, 7] e.g. minimum cost, minimum volume, maximum torque per unit cost (Fe+Cu) were used. The relevant validation procedure is briefly described. A set of admissible solutions is analysed to find the best design and local optimum points as well [8] (Fig 3) The next step is to review all designs in order to discover potential solutions to the problem. By a potential solution we mean one which meets some extra requirements (e.g. a specified l/D ratio). Such a solution need not be the best one with respect to a given criterion. However, if the order of importance of criteria is fixed, then the solution to the problem is one which optimises the most important criterion. Usually, the above practical optimum is a compromise between best solutions which, in tum, are checked against contradictory criteria (Fig. 4, 5). The quality of final optimal design depends on a number of technological and physical factors: this problem is discussed in the paper. In conclusion, suggestion related to an optimal design verification using deterministic optimisation and/or field analysis are given

2

System PROJMAT 2001. Interfejs do przygotowania danych i przeprowadzenia optymalizacji silników komutatorowych małej mocy w środowisku Toolbox Optimisation Matlaba

100%

Puternicki P. , Sulima R.

|

2001

|

tom z. 176

95-102

PL

System PROJMAT 2001 jest narzędziem umożliwiającym wielokryterialną optymalizację silników komutatorowych małej mocy w środowisku Matlab 4.2.c. Wszystkie dane, ograniczenia, funkcja celu i projekty z postprocesora zawarte są w pamięci przestrzeni Matlab dla tego systemu w postaci jednego katalogu. System PROJMAT 2001 pracuje w środowisku Matlab 5.0 z pakietem Toolbox Optimisation oraz opracowanym interfejsem do komunikacji z użytkownikiem. Stwarza to możliwość łatwego i zrozumiałego dla projektanta przygotowania danych wejściowych, ograniczeń i przeprowadzenia obliczeń optymalizacyjnych i projektowych maszyny. W referacie przedstawiono rys metody optymalizacji deterministycznej, strukturę interfejsu, opis funkcji oprogramowania PROJMAT 2001 oraz sposób tworzenia bazy wiedzy dla całego obszaru objętego projektowaniem silników danego rodzaju. Podkreślono możliwość zastosowania takiego interfejsu do programów optymalizacyjnych innych rodzajów maszyn w środowisku Matlab.

EN

System PROJMAT 2001 is the tool of multicriterial optimisation of small commutator motors in Matlab 4.2c. Technical data, constraints, object function and design from postprocessor are compiled in the memory of Matlab for that system. Searching for a given file was difficult. The new system PROJMAT 2001 works in Matlab 5.0 and takes advantage of Toolbox Optimisation and the new interface for communication with the user. It gives the designer a possibility of easy and comprehensible preparation of input data, constraints and enables optimisation and design computations for machines to be carried out. The paper presents the optimisation method and the structure of the interface, description of the PROJMAT 2001 program function, and the method of creating the base of knowledge for the whole area comprised by designing motors of a given type. The universality of the program in application to optimisation programs for other machine types in the Matlab environment is emphasised.

3

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

100%

Puternicki P. , Rudnicki M.

|

2001

|

tom Z. 208

143-154

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.