System PROJMAT 2001 z interfejsem do optymalizacji silników komutatorowych małej mocy

Opracowano system PROJMAT 2001, umożliwiający deterministyczną optymalizację silników komutatorowych małej mocy. Pracuje on w środowisku Matlab 5.0 z pakietem Toolbox Optimisation. W artykule podano ogólne sformułowanie matematyczne, deterministycznej, wielokryterialnej optymalizacji silników komutatorowych wraz ze sformułowaniami szczegółowymi dla trzech kryteriów. Opracowano zintegrowany z systemem interfejs komunikacji z użytkownikiem. Przedstawiono strukturę interfejsu oraz podkreślono nadrzędną jego funkcję w całym systemie PROJMAT 2001. W artykule przedstawiono również szczegółowy opis dodatkowych funkcji interfejsu służących projektantowi do łatwego i szybkiego przygotowania danych wejściowych i ograniczeń oraz przeprowadzenia obliczeń optymalizacyjnych i projektowych maszyny. Podano przykładowe wyniki optymalizacji i projektowania oraz analizy zbieżności optymalnych wyników uzyskiwanych z obliczeń z różnych punktów startowych. Uzyskana zbieżność świadczy o możliwości traktowania optimum lokalnego jako bardzo bliskiego optimum globalnego.

System PROJMAT 2000 is used for designing small commutator motors. The software is used for multicriterial optimisation in the Toolbox Optimisation package. To facilitate communication with the user an interface has been added to the system PROJMAT 2000 forming the PROJMAT 2001 system. The interface is constructed of elements and functions of the Matlab 5.0 in the Uitools package. The system is built on the basis of a series of windows which make possible segregation and communication with the user. It gives a possibility of an easy and comprehensible for the designer preparation of input data, constraints and enables optimisation and design computations for machines to be carried out. The internal structure of the PROJMAT 2001 system is shown in Fig. 1. The main window of the interface is shown in Fig. 2. The interface has a series of functions to facilitate the use of the calculation program. It has a series of "function-windows" (PROJEKT - the catalogue of design, DANE - technical data, KRZYWE - magnetisation characteristics, OGR.PROSTE - simple constraints, - UWIKŁANE - implicit constraints, POMOCNE - tables for calculations, WYNIKI - results). The interface makes possible the edition (press the keys: EDYTUJ), correction and saving of files selected by the user. The interface facilitates the data preparation. The order of data preparation for calculation is shown in Fig.3...8. Fig.3 shows the window with technical data. System PROJMAT 2001 makes it possible to see the magnetisation characteristic; it is shown in Fig.4 and Fig.5. The next data for calculation are simple constraints (Fig.6). The table of implicit constraints is shown in Fig.7, whilst the window for making save it - in Fig.8 The optimisation process can be started just after preparation of the set of files described in the main file. The PROJMAT 2001 system has an interface and two independently operating calculation programs: the optimisation (OPTYMALIZACJA) and the postprocessor (PROJEKT) programs. The final design vector is obtained as a result of the system optimisation calculations. The values of the initial vector input from the table (Fig.9) and ranking of criteria (Fig.11) are necessary to carry out these calculations. The postprocessor carries out the design calculations in two variants (Fig.12): PROJEKT WYJŚCIOWY - uses an arbitrary vector of decisive variables entered by the user, PROJEKT OPTYMALNY - uses the final design vector calculated in optimisation process. In addition the user can describe the design carried out (Fig.13). The calculation result is automatically recorded in the form of the *.dat file in the "WYNIKI directory (Fig.14). Description and a list of m-files names used for calculating the given design is automatically added to the result file (see example of calculation). All files indispensable for calculation of a given design are saved in corresponding catalogues. The set of designs saved in the catalogue "WYNIKI" creates the base of knowledge. The saved design facilitate analyses and comparisons of machines of a given type. An example of the results of motor design and an example of convergence of the local- and the global optimum of the objective function are given in the paper (see Fig. 15 & 16).