Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Hysterese-Nennwertoptimierung

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Nennwert-Optimierung mit Wirbelstrom und Hysterese

Wir öffnen zuerst das SimulationX-Modell Etappe2b_xx.isx, um dieses in Hinblick auf die Optimierung günstiger zu konfigurieren, da die Berücksichtigung der Magnet-Hysterese bei der Simulation numerisch recht anspruchsvoll ist:

• Im Beispiel erwiesen sich die folgenden Einstellungen für die transiente Simulation als robust:
  
• Es hat sich als günstig erwiesen, die Rechengenauigkeit des Solvers durch Heruntersetzen der Toleranzgrenzen zu verbessern (absTol und relTol auf jeweils 1e-6).
• Diese neue Konfiguration speichern wir.

Wir benutzen das OptiY-Projekt Etappe2b_xx.opy, um mit dem bereits definierten Experiment-Workflow eine optimale Parameter-Konfiguration unter Berücksichtigung von Wirbelstrom und Magnet-Hysterese zu finden:

• Günstig für die Konvergenz des Hooke-Jeeves-Verfahrens zum Optimum ist eine Reduktion der Startschrittweiten auf ca. 1/1000 der Start-Nennwerte. Dies ist möglich, weil das Rauschen des Simulationsmodells infolge der Erhöhung der Rechengenauigkeit gering ist!
• In vorherigen SimulationX-Versionen hatte das Modell manchmal ein Problem nach Vollendung des Prägezyklusses, wenn die Nadel in der Ruhelage an den starren Anschlag gedrückt wird. Dort kam es zu "ewigem Rechnen" mit extrem kleinen Schrittweiten. Wir können in solchen Fällen durch OptiY einen Abbruch der Simulation veranlassen. Dazu setzen wir im OptiY-Workflow für das SimulationX-Modell in der Registerkarte "Allgemein" die "Max. Prozesszeit = 1 s".

Falls das Modell erst einmal stabil rechnet, ist die Nennwert-Optimierung kein großes Problem:

Im obigen Beispiel wurde eine angestrebte Zykluszeit von 3,25 ms erreicht. Dabei wird jedoch der maximal mögliche Strom noch nicht ausgenutzt. Eine weitere geringfügige Verkürzung der Zykluszeit wäre also noch möglich.

Hinweis:

• Sollte es nicht gelingen, den maximal zulässigen Strom zu erreichen, so kann dies an einem lokalen Optimum liegen, in welchem sich der Optimierungsprozess "verklemmt".
• In diesem Fall hilft ein anderer Suchpfad, indem man die Erreichnung des Maximalstroms durch Setzen des unteren Grenzwertes z.B. auf 1,45 A beschleunigt. Erst danach "kümmert" sich dann das Suchverfahren um die Einhaltung der anderen Randbedingungen.

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