Продвинутый раздел · встроенный Python FEMM 5
Оптимизация геометрии и проверка результата
Восемь последовательных занятий: математическая постановка, параметризация, поиск с реальным полевым решателем, ограничения, многокритериальный выбор и независимый контроль найденной конструкции.
Этот раздел изучается после освоения FEMM 5 и встроенного Python. Для новых вариантов программа заново строит геометрию, задаёт свойства, создаёт сетку, решает поле и вычисляет критерии. Внешний контроллер не требуется.
Порядок изучения
- 60.1 · Постановка оптимизации: физическая модель, критерии и ограничения
Оптимизация переводит сравнение конструкций в задачу выбора по количественным критериям. Определение переменных, допустимой области и масштаба целевых функций предшествует применению условий оптимальности.
- 60.2 · Параметризация геометрии, чувствительность и численный шум
Параметризация задаёт семейство геометрически корректных моделей и обеспечивает воспроизводимость вариантов. Анализ чувствительности позволяет отличить физическое влияние параметра от изменений сетки и обосновать шаг поиска.
- 61.1 · Однопараметрическая оптимизация чашечного электромагнита
При фиксированной толщине ярма чашечного электромагнита минимизируются потери в обмотке при сохранении требуемой силы. Аналитическая магнитная цепь задаёт допустимый интервал, граница которого уточняется полевыми расчётами FEMM 5.
- 61.2 · Многопараметрический прямой поиск с ограничениями
Включение толщины ярма в число переменных приводит к поиску в двумерной области. Проверка допустимости, предварительный расчёт по сетке параметров и поиск по направлениям объединяются с сохранением всех полевых оценок.
- 62.1 · Оптимизация геометрии машины с поверхностными постоянными магнитами
Изменение дуги и толщины магнитов требует построения и решения каждого варианта машины с поверхностными постоянными магнитами. Объём магнитов, момент и его угловое среднее сравниваются при одинаковых условиях токового возбуждения.
- 62.2 · Многокритериальная оптимизация: Парето и выбор компромисса
При нескольких критериях результатом поиска становится множество недоминируемых конструкций. Скаляризация и её ограничения рассматриваются как основа обоснованного выбора компромисса между конкурирующими требованиями.
- 63.1 · Проверка найденной конструкции: сетка, углы, соседи и изменённые условия
Найденное улучшение проверяется уточнением сетки и углового интегрирования, повторным открытием моделей и исследованием соседних вариантов. Анализ изменённых условий эксплуатации позволяет оценить устойчивость выбранного решения.
- 63.2 · Итоговый воспроизводимый проект оптимизации FEMM 5
Итоговый проект объединяет постановку оптимизации, алгоритм встроенного Python, полевые расчёты и анализ Парето. Независимая проверка и прослеживаемость выводов завершают обоснование выбранной конструкции.
Два выполненных исследования
Тяговый чашечный электромагнит
Меняются радиус полюса и толщина возвратного ярма. Минимизируются потери в меди при ограничениях силы, плотности тока, контролируемой индукции и геометрии. Основная серия: 161 полевых решений. Снижение потерь относительно исходного варианта: 10,51 %.
Программа электромагнита · Все оценки и контрольные расчёты
Файлы исследования электромагнита
Синхронная машина с поверхностными магнитами
Меняются дуга и толщина магнитов. Рассматриваются средний момент, размах момента и объём магнитов с ограничениями по моменту и индукции в контрольных точках. Основная серия: 523 полевых решений. Парето строится среди рассчитанных допустимых конструкций.
Программа машины · Все конструкции и контрольные серии
Файлы исследования машины
Что означает найденный оптимум
Учебные параметрические модели, новые полевые расчёты FEMM 5 и дискретный поиск. Непрерывная глобальная оптимальность, промышленная аттестация и тепловая допустимость машины не заявляются.
Расчётная проверка включает уточнение пространственной сетки, проверку угловых отсчётов машины, независимые способы вычисления силы, рассмотрение окрестности решения и повторное открытие сохранённых FEM-моделей. Успешная остановка алгоритма сама по себе не доказывает глобальную оптимальность или пригодность конструкции к изготовлению.
Интерактивные элементы каждого занятия используют аналитические эталоны либо явно подписанные сохранённые результаты FEMM. Новое поле рассчитывается в установленном FEMM 5.
Вернуться к оглавлению курса