المغناطيس الدائم متزامن المحركات (بمسم موتورز) تستخدم على نطاق واسع في محركات الأقراص الصناعية ، ومركبات الطاقة الجديدة ، والفضاء ، وغيرها من المجالات بسبب كفاءتها العالية ، وكثافة الطاقة الفائقة ، وأداء التحكم الممتاز. ومع ذلك ، نظرا لأن سيناريوهات التطبيق تتطلب أداء حركيا أعلى بشكل متزايد ، فإن طرق التصميم التجريبية التقليدية لم تعد قادرة على تلبية هذه المتطلبات. لذلك ، اعتماد تصميم التحسين متعدد الأهداف (المزاج) طرق&[مدش]; موازنة شاملة مقاييس الأداء المختلفة خلال مرحلة التصميم الأولي & [مدش]; أصبح نهجا رئيسيا لتعزيز الأداء الحركي.
غالبا ما يركز تصميم المحرك التقليدي على هدف واحد ، مثل زيادة كثافة عزم الدوران أو تقليل التكلفة. ومع ذلك ، فإن أداء المحرك عبارة عن مساحة معقدة ومتعددة الأبعاد تتضمن خصائص كهرومغناطيسية وميكانيكية وحرارية وخصائص اهتزاز الضوضاء. قد يؤدي التحسين أحادي الهدف إلى تدهور مقاييس الأداء الأخرى ، مما يجعل من الصعب تحقيق التصميم العام الأمثل.
تصميم متعدد الأهداف الأمثل يسعى إلى مقايضة متوازنة بين الأهداف المتضاربة ، مما ينتج عنه مجموعة من الحلول (تسمى جبهة باريتو) حيث لا يمكن تحسين هدف واحد دون التضحية بهدف آخر.
التحديات الرئيسية:
الأهداف المتضاربة: على سبيل المثال ، قد تتطلب زيادة كثافة عزم الدوران حجم محرك أكبر أو كثافة تيار أعلى ، مما يرفع درجة الحرارة.
& ثور; القيود المعقدة: الجهد/حدود الحالية, عتبات الحرارية, القيود حجم, إلخ.
والثور ؛ التكلفة الحسابية العالية: هناك حاجة إلى تحليل العناصر المحدودة واسعة النطاق (الهيئة الاتحادية للبيئة) ، والمحاكاة الحرارية ، والتحليلات الميكانيكية.
& ثور; باريتو اختيار الجبهة: اختيار أفضل حل من مجموعة باريتو على أساس احتياجات العالم الحقيقي هو غير تافهة.
يمكن صياغة مشكلة التحسين متعددة الأهداف رياضيا على النحو التالي:
الثور; وظائف موضوعية:
دقيقة / ماكس (س)=[و1 (س), و2(س),&[هليب];, الجبهة الوطنية (س)]
أين س هو متجه متغير التصميم و فاي (س)هو الهدف الأول.
& ثور; القيود:
ز (خ)&جنيه ؛ 0 ، ح (خ)=0
(عدم المساواة والقيود المفروضة على المساواة)
متغيرات التصميم:
س & إيسين; س
حيث يشير س إلى المجال الممكن (أو النطاق المسموح به) لمتغيرات التصميم.
المفاهيم الأساسية:
الهيمنة: الحل س1 يهيمن س2 إذا كان أداء أفضل في جميع الأهداف.
باريتو الأمثل هو باريتو الأمثل إذا لم يكن هناك حل آخر يهيمن عليه.
باريتو الجبهة: مجموعة من جميع الحلول باريتو الأمثل.
(1) تعريف المشكلة واختيار الهدف
تحديد الأهداف (على سبيل المثال ، تعظيم كثافة عزم الدوران ، وتقليل التكلفة/تموج عزم الدوران).
& ثور; تحديد الأهداف أثناء النظر في الارتباطات.
(2) متغيرات التصميم والقيود
& ثور; حدد المتغيرات الرئيسية (الجزء الثابت/أبعاد الدوار, المعلمات المغناطيس, لف المنعطفات).
& ثور; القيود مجموعة (الجهد/حدود الحالية, عتبات الحرارية, حدود حجم).
(3) نمذجة الأداء
& ثور; تحليل العناصر المحدودة( الهيئة الاتحادية للبيئة): دقة عالية ولكن مكلفة حسابيا.
& ثور; النماذج التحليلية: سريع ولكن أقل دقة.
نماذج بديلة (القائم على مل): سرعة التوازن والدقة (على سبيل المثال ، عمليات غاوس ، سفمس).
(4) خوارزميات التحسين
& ثور; الخوارزميات الجينية (نسغا-الثاني, وزارة الداخلية/د): قوية للمشاكل المعقدة.
& ثور; الجسيمات سرب الأمثل (جهاز الأمن السياسي): التقارب السريع.
والثور ؛ البرمجة التربيعية متتابعة( سكب): الأمثل المحلي (خطر الحلول دون المستوى الأمثل).
(5) تحليل باريتو وصنع القرار
& ثور; طريقة نقطة مثالية: حدد الحلول الأقرب إلى الأداء الطوباوي.
& ثور; توبسيس: حلول رتبة بالقرب من إيجابية / المثل السلبية.
& ثور; حكم الخبراء: تقييم شامل من المقايضات.
(6) التحقق من الصحة والصقل
& ثور; التحقق من التصاميم عبر النماذج أو المحاكاة.
& ثور; كرر إذا كان الأداء يقصر.
الأهداف:
& ثور; تعظيم كثافة عزم الدوران (تي/ت).
& ثور; تقليل تموج عزم الدوران.
متغيرات التصميم:
& ثور; الجزء الثابت القطر الداخلي (س).
& ثور; القطب قوس معامل (&ألفا;ص).
& ثور; سمك المغناطيس (جلالة الملك).
القيود:
& ثور; عامل ملء فتحة (للحد من الكثافة الحالية).
& ثور; أقصى القطر الخارجي.
الطريقة:
& ثور; النمذجة القائم على الهيئة الاتحادية للبيئة + نسغا-الثاني الأمثل.
الثور; النتيجة: باريتو الجبهة تكشف المفاضلة&[مدش]; ارتفاع كثافة عزم الدوران يزيد تموج. توازن التصاميم المثلى على حد سواء.
أنسيس ماكسويل / موتور كاد: المحاكاة الكهرومغناطيسية والحرارية.
كومسول: اقتران متعدد الفيزياء (م ، الحرارية ، الهيكلية).
جماغ-مصمم: المحرك محددة الهيئة الاتحادية للبيئة.
ماتلاب / سيمولينك: تحسين وتطوير خوارزمية التحكم.
إيسايت: منصة التحسين متعددة التخصصات.
التحسين متعدد الأهداف هو ثورة في تصميم بمسم. سوف تركز التطورات المستقبلية على:
التكامل مع الذكاء الاصطناعي وتحسين الطوبولوجيا: استكشاف تصميم أكثر ذكاء وآليا.
تحسين تكلفة دورة الحياة: موازنة تكاليف التصنيع والتشغيل والصيانة.
& ثور; تحسينات خوارزمية: أسرع, يحلون أكثر قوة للمشاكل المعقدة.
خاتمة:
من خلال الاستفادة من المزاج ، يمكن للمهندسين فتح أداء المحرك لم يسبق له مثيل & [مدش] ؛ مما يمهد الطريق لتطبيقات الجيل المقبل في كهربة ، والروبوتات ، وخارجها. تحسين اليوم ، يؤدي غدا.
