Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Versuchsstand: Unterschied zwischen den Versionen
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::* Physikalisch sinnlose Parameterbelegungen führen im Modell oft zu numerischen Instabilitäten (Absturz) und können durch Wahl geeigneter Grenzwerte vermieden werden. | ::* Physikalisch sinnlose Parameterbelegungen führen im Modell oft zu numerischen Instabilitäten (Absturz) und können durch Wahl geeigneter Grenzwerte vermieden werden. | ||
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: In einem SimulationX-Modell kann man ausschließlich Nennwerte vom Typ "Variable" verwenden. Dabei handelt es sich im Zahlenwerte im REAL-Format. Durch Angabe einer "Genauigkeit" beschreibt man die kleinste Abstufung zwischen zwei Werten: | : In einem SimulationX-Modell kann man ausschließlich Nennwerte vom Typ "Variable" oder "Konstante" verwenden. Dabei handelt es sich im Zahlenwerte im REAL-Format. "Variable" Entwurfsparameter sind freigegeben für die Veränderung durch das Optimierungsverfahren. | ||
: Durch Angabe einer "Genauigkeit" beschreibt man die kleinste Abstufung zwischen zwei Werten: | |||
:* Ankerdurchmesser und Federkonstante sind weitestgehend frei fertigbar (Genauigkeit=0). | :* Ankerdurchmesser und Federkonstante sind weitestgehend frei fertigbar (Genauigkeit=0). | ||
:* Durch die Wahl von geeigneter Spulengeometrie und Drahtdurchmesser lässt sich ein ermittelter Spulenwiderstand hinreichend genau realisieren (Genauigkeit=0). | :* Durch die Wahl von geeigneter Spulengeometrie und Drahtdurchmesser lässt sich ein ermittelter Spulenwiderstand hinreichend genau realisieren (Genauigkeit=0). | ||
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:** Prinzipiell könnte man als Optimum auch eine gebrochene Windungszahl ermitteln und diesen Wert nachträglich runden. | :** Prinzipiell könnte man als Optimum auch eine gebrochene Windungszahl ermitteln und diesen Wert nachträglich runden. | ||
:** Über "Genauigkeit=1" kann man jedoch die Optimierung zwingen, nur ganze Werte für die Windungszahl zu verwenden. | :** Über "Genauigkeit=1" kann man jedoch die Optimierung zwingen, nur ganze Werte für die Windungszahl zu verwenden. | ||
'''4. Forderungen (Restriktionen)''' | |||
* Die Forderung nach einer maximal zulässigen Zykluszeit von 3,4 ms muss nicht als Restriktion formuliert werden, da die minimal mögliche Zykluszeit als Gütekriterien formuliert wird. | |||
* So genügt die Definition der restlichen drei Forderungen: | |||
* In den Eigenschaften der Restriktionsgrößen definiert man den zulässigen Bereich über die Grenzwerte. | |||
* Alle Restriktionsgrößen sollten vorläufig mit dem gleichen Gewichtsfaktor=1 berücksichtigt werden. | |||
'''5. Wünsche (Gütekriterien)''' | |||
* Die Auflistung der Wünsche bereitet erfahrungsgemäß die geringsten Probleme. | |||
* Im Beispiel verfolgen wir vorläufig den Wunsch aus der 1.Etappe weiter: | |||
<div align="center"> '''''Wir wünschen uns einen möglichst kurzen Prägezyklus!''''' </div> | |||
'''6. Optimierungsverfahren''' | |||
* Wie in der vorherigen Etappe ist auch hier das Hooke-Jeeves-Verfahren wahrscheinlich am besten geeignet. | |||
'''7. Visualisierung vorbereiten''' | |||
* Alle interessierenden Entwurfsparameter, Restriktionen und Gütekriterien sollten jeweils in einem eigenen Fenster dargestellt werden. | |||
Version vom 20. Oktober 2008, 13:25 Uhr
Versuchsstand-Konfiguration
Nach den Erfahrungen aus der vorherigen Etappe, sollte es keine Probleme bereiten, nach dem Start von OptiY den Versuchsstand zu konfigurieren:
- Neuen Versuchstand anlegen
- Simulationsmodell einfügen
- Entwurfsparameter (Nennwerte)
- Forderungen (Restriktionen)
- Wünsche (Gütekriterien)
- Optimierungsverfahren
- Visualisierung vorbereiten
Dazu im Folgenden einige Hinweise:
1. Neuen Versuchsstand anlegen
- Nach dem Start von OptiY ist bereits ein neuer (leerer) Versuchsstand geöffnet.
- Diesen sollte man gleich Speichern und dabei den gleichen Namen verwenden, wie für das Simulationsmodell der aktuellen Etappe (Etappe2_xx.opy).
2. Simulationsmodell einfügen
- Die aktuellen Parameter des Simulationsmodells werden als Startwerte für die noch zu wählenden Entwurfsgrößen genutzt.
- Das Simulationsmodell sollte deshalb vor dem Einfügen in den OptiY-Versuchsstand unbedingt als sinnvolle Ausgangslösung konfiguriert sein (vollständiger Prägezyklus!).
3. Entwurfsparameter (Nennwerte)
- Gesucht werden innerhalb dieser Etappe die optimalen Nennwerte für folgende Entwurfsparameter:
- Windungszahl w
- Spulenwiderstand Rel
- Schutzbeschaltung-Abschaltwiderstand R
- Ankerdurchmesser d_Anker
- Rückholfeder-Federsteifigkeit k
- Vorspannweg der Feder s0
- Der Zeitbedarf für die Lösungssuche steigt zumindest proportional mit der Anzahl der berücksichtigten Entwurfsparameter:
- Entwurfsparameter, welche man anderweitig einfach bestimmen kann, sollte man nicht durch numerische Optimierung suchen lassen.
- Im Beispiel ist das offensichtlich der Vorspannweg s0, der über Abhängigkeiten aus der aktuellen Nadel-Masse und der Federkonstante berechnet wird (Siehe Etappe1).
- Es sind in dieser Etappe nur die folgenden 5 unabhängigen Entwurfsparameter zu berücksichtigen:
- Startwerte:
- In den Eigenschaften der einzelnen Entwurfsparameter müsste der aktuelle Wert aus dem Simulationsmodell als Startwert eingetragen sein.
- Grenzwerte:
- Die standardmäßig eingetragenen Grenzen muss man meist noch im Sinne möglicher Lösungen anpassen.
- Man sollte die Hinweise aus der 1.Etappe beachten.
- Grenzwerte sollte man "hinreichend" weit entfernt von physikalisch sinnlosen Werten setzen:
- z.B. sind negative Spulenwiderstände (meist) sinnlos.
- Während der Optimierung können Lösungen außerhalb der vorgegebenen Grenzen entstehen, die infolge schlechter Bewertung jedoch im Normalfall wieder verworfen werden.
- Physikalisch sinnlose Parameterbelegungen führen im Modell oft zu numerischen Instabilitäten (Absturz) und können durch Wahl geeigneter Grenzwerte vermieden werden.
- Typen:
- In einem SimulationX-Modell kann man ausschließlich Nennwerte vom Typ "Variable" oder "Konstante" verwenden. Dabei handelt es sich im Zahlenwerte im REAL-Format. "Variable" Entwurfsparameter sind freigegeben für die Veränderung durch das Optimierungsverfahren.
- Durch Angabe einer "Genauigkeit" beschreibt man die kleinste Abstufung zwischen zwei Werten:
- Ankerdurchmesser und Federkonstante sind weitestgehend frei fertigbar (Genauigkeit=0).
- Durch die Wahl von geeigneter Spulengeometrie und Drahtdurchmesser lässt sich ein ermittelter Spulenwiderstand hinreichend genau realisieren (Genauigkeit=0).
- Der Abschaltwiderstand sollte einer Norm-Reihe entstammen. Da der Wert selbst wahrscheinlich ziemlich unkritisch ist, kann man den erhaltenen Optimalwert einfach auf den nächst möglichen abrunden (Genauigkeit=0).
- Eine Besonderheit weist die Windungszahl auf:
- Es gibt technisch nur ganze Windungszahlen.
- Prinzipiell könnte man als Optimum auch eine gebrochene Windungszahl ermitteln und diesen Wert nachträglich runden.
- Über "Genauigkeit=1" kann man jedoch die Optimierung zwingen, nur ganze Werte für die Windungszahl zu verwenden.
4. Forderungen (Restriktionen)
- Die Forderung nach einer maximal zulässigen Zykluszeit von 3,4 ms muss nicht als Restriktion formuliert werden, da die minimal mögliche Zykluszeit als Gütekriterien formuliert wird.
- So genügt die Definition der restlichen drei Forderungen:
- In den Eigenschaften der Restriktionsgrößen definiert man den zulässigen Bereich über die Grenzwerte.
- Alle Restriktionsgrößen sollten vorläufig mit dem gleichen Gewichtsfaktor=1 berücksichtigt werden.
5. Wünsche (Gütekriterien)
- Die Auflistung der Wünsche bereitet erfahrungsgemäß die geringsten Probleme.
- Im Beispiel verfolgen wir vorläufig den Wunsch aus der 1.Etappe weiter:
Wir wünschen uns einen möglichst kurzen Prägezyklus!
6. Optimierungsverfahren
- Wie in der vorherigen Etappe ist auch hier das Hooke-Jeeves-Verfahren wahrscheinlich am besten geeignet.
7. Visualisierung vorbereiten
- Alle interessierenden Entwurfsparameter, Restriktionen und Gütekriterien sollten jeweils in einem eigenen Fenster dargestellt werden.
--> Hier geht es bald weiter!!!