设计优化PM AC使用微分进化和计算Efficient-FEA机器

迪夫P1, Visalakshi S2, Vijayalakshmi V3

P。G的学生,电子和仪器工程部门,Valliammai工程学院,印度钦奈
教授,电子和仪器工程部门,Valliammai工程学院,印度钦奈
助理教授,电子和仪器工程部门,Valliammai工程学院,印度钦奈

文摘

是一个描述的设计优化方法计算效率有限元分析(CE-FEA)技术。分析为目的的最小数量的磁静态使用和研究可能使许多候选人电机设计与典型PC工作站计算资源。多目标差分进化(DE)算法考虑到大量的独立的定子和转子几何变量和性能标准,有效地开发软件,优化设计的各种类型的机器使用有限元(FE)分析在高吞吐量计算环境中达到最好的性能结果最少的计算时间。

关键字

微分进化、有限元分析、设计优化、点机,同步电动机。

介绍

电机是通过使用大量的复杂复杂的材料参数和几何图形。大量的冲突的设计目标面临的设计师也可以引导系统的并发症。最初重要的设计目标、系统结构进行分析和等效磁路模型。

有限元分析(FEA)最好是用于设计过程验证和参数调优。有限元分析是小变量是多种多样的,最优设计是不满意的。有限元分析是需要长时间执行。基于有限元分析的模型已经大规模优化设计研究,在搜索优化的设计参数是多种多样的。介绍了[4]和[5]。CE-FEA设计方法被用来减少所需数量的静态有限元决心在电动和磁路以及性能指标,齿槽定位转矩,转矩脉动,核心的损失。然后可以从时间的方法是验证结果准确性——步进(瞬态)有限元分析(TSFEA) [4 - 6]。

基于工作的自动化设计参数CE-FEA和差分进化(DE)优化开发[6]。两个综合方法可以证明,这使得大规模优化设计研究中使用数千候选人进化。第一个设计研究已经表明自动化参数工具的应用。第二种设计研究表明,高功率电机拓扑结构而应用程序可以比较帕累托最优

提出基于模型机优化设计流程图见图1。在这个图,适用于DE算法并行更新和完善候选人设计人口优化和CE-FEA用于提取机目标

二世。机械设计优化技术

差分进化(DE)策略的遗传算法程序,它有利于发现非线性系统的全局最大值。德应用于本研究探索多维变量设计空间为了找到最有前途的设计,以满足所需的性能。

机械设计的优化问题,首先是决定参数和参数可以改变需要固定。第二件事是定义为每个变量参数范围,并为每个固定参数实际值。之后,所有的参数都转移到德修改代码的一部分,为了创建有限元脚本(VB脚本)。然后在JMEG有限元执行脚本/ MATLAB,商业软件用于有限元分析,估计每个设计的性能。有限元分析结果都写在一个文本文件和使用的主要代码来评估目标函数。如果最优设计,优化运行结束,否则,整个过程会重复,直到找到最优。描述机器优化程序的流程图见图1。

答:基于有限元优化

有限元分析是数值技术寻找近似解偏微分方程和积分方程。其最终结果是增加在每个有限元计算结果。所以有限元分析比磁路分析更准确。由于其精度高,选择有限元分析来评估每台机器的性能设计研究。然而,准确度高的价格是大的计算时间。一个设计,有限元分析的执行时间区别和磁路分析可能超过50:1。因此,为了找到最优的设计在一个合理的时间内,这个基于有限元优化必须在高吞吐量计算环境中实现的

b .微分进化

微分进化(DE)是一个EA提出解决优化问题[4],主要在连续搜索空间。作为传统的东亚峰会,几个使用德已经成功解决优化问题

微分进化是另一个随机算法基于代。很明显,利用遗传算法存在一个明确的影响在设计汽车,因为它们是最好的已知的和已被广泛用于许多年。然而,杰出的表现也报道了作者通过德决定优化设计。上述研究得出结论,这些技术在电机设计中非常有用。

所有数值[6]价值优化涉及到权衡速度和精度之间,也可能在实际问题非凸问题空间。微分进化与每一代人口会更直接,而不是一个随机网格搜索还是逐步分化功能。空间很可能非凸问题实际问题它继续使用随机跳跃在整个过程中,而不是由这些如果他们不提高解决方案允许更多的逻辑空间的搜索数量相同级别的试验人群对于更复杂的目标。他们报告说,微分进化表现杰出的结果。

三世。解决方案:过程和所需要的资源

步骤1:运行主要DE代码(用MATLAB编写)一台计算机,充当“大师”机控制整个优化过程。

操作系统:Windows或Linux, MATLAB安装。

输出:100有限元脚本为每一代(VB脚本)文件。每一个VB脚本约为10 KB

输入:100文本文件显示有限元分析的结果。每个文本文件约为10 Kb估计时间:30分钟每一代,大约20代收敛。总时间= 30分钟* 20 = 10小时

步骤2:将VB脚本转换成”。jcf奴隶“文件中处理器机器,秃鹫池。一百年的“奴隶”机器同时运行。

操作系统:Windows, JMEG安装。

输出:”。jcf”文件。每一个”。jcf”文件约为10 KB

输入:VB脚本。每一个VB脚本约为10 KB

第三步:评估”。jcf”模型文件,得到有限元分析结果在每个“奴隶”机器。

操作系统:Windows, JMEG安装。

输出:”。阴谋”文件。每个“的最大大小。阴谋”文件大约是500 MB

输入:”。Jcf”文件。每一个”。jcf”文件约为10 KB

步骤4:从“提取结果。阴谋”文件在每个“奴隶”的机器。

操作系统:Windows, JMEG / MATLAB安装。

输出:文本文件,包含结果信息,应该反馈给主机推出下一代(重新开始步骤1)。每个文本文件约为10 KB

输入:”。阴谋”文件。每个“的最大大小。阴谋”文件大约是500 MB。

四、结果分析和讨论

a .微分进化使用伪码算法和有限元分析几何机模型在MATLAB仿真参数和模拟响应

数值,采用的性能指标表明,伪代码DE算法最适合是最好的代际之间的距离试用会员,u,创建其目标函数,f (u),评估和比较的目标函数成员,f (x)。试验向量,u,允许进入人口只有其执行目前的成员,在图3和图4 x。

CE-FEA用于正弦波电流调节和使用提供一个有效的基于电磁有限元求解模型非线性材料和复杂的几何形状。基于电磁有限的解算器适用于精确估计的性能标准,提高机器性能和消除不准确和集总参数等效电路模型对电机设计优化。纯正弦电流调节正弦波驱动是假定被激励的这样的机器。

b .讨论

微分进化(DE)策略是一个伪码算法的过程,它有利于发现非线性系统的全局最大值。它的声誉简单实现,使用方便,可靠,快捷。

诉的结论和未来的工作

答:结论

帕累托最优设计集派生通过DE算法可以作为依据定量分析权衡特定于多目标优化。DE算法动态地更新和改进候选人设计人口。它最小化距离人口在最好的一代

b .未来的工作

从威斯康辛大学麦迪逊分校秃鹫团队成员,从JSOL / MATLAB工程师,我们的研究小组正在共同努力,编写和优化程序安装在秃鹫电脑。后来,这种优化技术将扩展到其他类型的机器。在长远来看,该计划将扩大到包括结构和热分析,为了实现系统级优化。

有限元分析是数值技术寻找近似解偏微分方程和积分方程。所以有限元分析比磁路分析更准确。由于其精度高,选择有限元分析来评估每台机器的性能设计研究。然而,准确度高的价格是大的计算时间。

引用

y段和d . m .岁”,回顾最近的事态发展在电机与永磁同步电动机优化设计方法基准研究,”发表在IEEE反式。印第安纳州,达成。,2012年。
j .羌族†y曹国伟,c·e·米切尔,帕雷和r·d·Ryne劳伦斯,伯克利分校“并行多目标微分进化算法照片喷射器梁动力学优化“Ca 94720,美国。Ipac2013学报》,上海,中国。
Stefan Giurgea Daniel Fodorean Giansalvo Cirrincione, Abdellatif Miraoui, Maurizio Cirrincione,“多峰优化基于响应面减少有限元仿真模型与应用程序的永磁同步电动机。“IEEE磁学,2008年9月。
Gennadi y斯学生会员,IEEE高级会员,IEEE,丹•m .岁和Nabeel a . o . Demerdash生活”的家伙,建模和参数化设计的永磁交流机器使用计算有效的有限元分析。“IEEE Tnsactions工业电子产品,2012年6月。
j·威利和儿子,艾德,“机械设计优化基于有限元分析在高吞吐量计算环境”,纽约,IEEE工业电子,2001。
答:a . Arkadan的家伙,IEEE, m . n . ElBsat和m . a . Mneimneh”粒子群优化设计的Ala转子Synrm牵引应用程序。“IEEE磁学,2009年3月。
Azizollah贾法里,Somayeh Hassani, Payam Chiniforooshan,“混合差分进化算法调度并行批处理机器对不平等的工作准备好了时代”,美国。《世界大会在2012年工程和计算机科学,第二卷,WCECS, 2012年,美国。
路易斯·文森特Santana-Quintero和卡洛斯·a . Coello Coello”,一个基于微分进化算法的多目标问题”,CINVESTAV-IPN(进化计算组),国际期刊的计算智能研究,ISSN 0973 - 1873,卷2,2,(2005)。