Выбор электродвигателя Моделирование и анализ электронных схем Основы электротехники Методические указания Основы электроники Лабораторные работы Основы теории цепей

Примеры расчета Электропривод переменного тока

Постановка задачи синтеза

Задача оптимального проектирования ЭМАЗ (задача синтеза) была поставлена  в классической формулировке [5]: для заданных параметров (конкретного исполнения, материалов, исходных данных технического задания), при технологических ограничениях (минимально и максимально возможных размерах магнита, проводника), делая перебор независимых переменных по определенному алгоритму, определить геометрию, которая обеспечивала бы минимальное значение конкретного выбранного критерия.

Блок-схема алгоритма оптимального проектирования представлена на рис.8. Она было положена в основу пакета программ оптимального проектирования ВМАЗ.

Основным принципом, заложенным в программу, является максимальная гибкость, которая позволяет охватить различные проектные ситуации.

С одной стороны, в программу введены различные конструктивные модификации ВАМЗ. Общее число их при разных сочетаниях типов моделей, формы магнита и проводника составляет 10 вариантов. В базу по магнитам заложены различные материалы, включая керамику: магнитопласты, самарий-кобальт, неодим-железо бор. База материалов имеет возможность пополняться. В базу по проводникам заложены удельные сопротивления меди, алюминия, а также для исследовательских целей, серебра и железа. Программа позволяет рассчитывать генераторный и двигательный режимы работы. Включение различных модификаций развивает пакет оптимизации «по горизонтали».

С другой стороны, в пакете реализована так называемая многоуровневая оптимизация: от полной оптимизации без фиксации основных геометрических размеров, через частные оптимизации с фиксацией некоторых размеров до поверочного расчета, при котором вся геометрия задана. Всего таких уровней в программе 6:

- полная габаритная оптимизация;

- габаритная оптимизация при фиксированном числе полюсов;

- оптимизация при фиксированном наружном диаметре;

- оптимизация при фиксированном внутреннем диаметре;

- оптимизация при фиксированном наружном и внутреннем диаметре;

- оптимизация при заданных размерах постоянного магнита.

Возможность выбора различных уровней оптимизации развивает пакет оптимизации по вертикали.


В качестве критериев оптимальности выбраны следующие показатели качества:

- минимальная масса активных частей;

- минимальный объем активных частей;

- минимальная масса постоянного магнита;

- минимальная масса обмотки;

- минимальная суммарная стоимость постоянных магнитов и обмотки.

В качестве констант в программе фигурируют данные технического задания и, в зависимости от уровня оптимизации , фиксированные геометрические размеры.

В качестве ограничений выступают требования по технологическим размерам и максимально допустимая плотность тока.

В качестве метода оптимального перебора независимых переменных выбран метод покоординатного спуска в сочетании с методом Фибоначчи и методом штрафных функций.

Процесс оптимального проектирования ВМАЗ, как правило, осуществляется по следующему алгоритму:

Разработчик в соответствии с особенностями ТЗ и на основании своего конструкторского опыта предварительно выбирает материал для магнитов, обмотки, форму проводника, магнита и тип модели. Далее реализует полную оптимизацию. В процессе анализа результатов он фиксирует некоторые основные геометрические размеры и перебирает уровни частичных оптимизаций. Заключительным этапом расчета является подробный поверочный расчет и его анализ.

Интерфейс

Фрагменты интерфейса при задании исходных данных представлены на рис.7:

Фрагменты интерфейса при анализе рабочих характеристик представлены на рис.8:

В качестве дополнительного сервиса в программу вложена процедура

построения трехмерных моделей активных частей (магнитной системы и фазных обмоток) в формате SolidWorks .

Понятия "проектирование" и "конструирование" тесно взаимосвязаны и характеризуют деятельность с замыслами. Проектирование предшествует конструированию и создает для него основу. Конструирование в отличие от проектирования предполагает разработку строго однозначной документации на новую конструкцию, изделие, материал, необходимой для последующей работы производителей продукции. Результатом деятельности проектировщика является проект, а конструктора - конструкция (строение, устройство, план, схема, взаимное расположение частей сооружения и т.д.). Окончательная оценка их деятельности определяется эффективностью функционирования созданных технических средств в процессе эксплуатации.
Вернуться на главную сайта