Файл: Львов И.В. Методика оптимального расчета танковых генераторов с помощью ЭЦВМ информационный выпуск.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
|
|
- |
10 |
- |
|
|
|
|
Тепловые |
сопротивления |
изоляции |
и |
охлаждающих по |
||||
верхностей |
R-l |
находились |
в |
соответствии |
с законами Фурье |
|||
и Ньютона по |
выражениях |
|
|
|
|
|
|
|
й |
ш± |
|
й |
|
й |
- ± |
' |
СО |
|
iS |
|
|
|
|
oLS |
|
|
Значение |
коэффициента |
л |
|
теплопроводности материала |
||||
выбиралось в |
соответствии |
с рекомендацией проф. Алексеева |
||||||
/ 1г / . значения коэффициентов |
сх |
определялись |
по рекомен |
|||||
дациям проф. |
Винокурова / |
II |
/ |
и корректировались |
по резуль |
татам экспериментальной проверки на макете генератора с зало
женными 15 |
термопарами. |
|
|
|
|
|
Ыатематическое сходство выражений законов Фурье и Ньюто |
||||
на ( |
Рж^~ |
) с законом Ома ( |
) позволяет, оперируя |
||
тепловыми цепями так же, как электрическими, |
определить при |
||||
принятых допущениях перегрев, а значит |
и температуру практи |
||||
чески любого |
токопроводящего узла и оценить, |
сравнивая с до |
|||
пустимой температурой, степень его использования. |
|||||
|
Если в результате электромагнитного вентиляционного и |
||||
теплового расчетов окажется, что какой-то токопроводящий |
|||||
узел |
нагрет |
выме допустимой |
величины, |
ЭЦВМ должна уменьшить |
|
его |
нагрузку |
и этим снизить |
температуру. Если |
температура |
|
узжа |
окажется ниже допустимой, значит |
он недоиспользован и |
ЭЦВМ должна обеспечить увеличение его нагрузки.
Таким образом, ЗЦВЫ может обеспечить полное использова ние меди генератора в тепловом отношении.
Определение критерия оптимальности. Критерий оптимально сти в общем случае может быть выражен функцией надежности, срока службы, веоа, габаритов (объема), к .п .д ., стоимости навит и стоимости эксплуатации. Каждый из указанных факто ров сам кладется функцией многих переменных, лсотому попыт ки многих авторов составить однозначную зависимость, опре- делиюкуц критерий оптимальности, ни к чему не привели. При-
мевеаие ЭЦВ11 помокет, |
очевидно, в будущем решить эту |
задачу. |
В и«стоящее же время |
числ'о переменных оптимизируемой |
границы |
- II -
приходится ограничивать основными величинами.
Тад,ддя электрических машин крупносерийного производства общепромышленного изготовления в качеотве критерия оптималь ности предлагается сумма минимальной стоимости изготовления
машин и стоимости потерь анергии |
за срок эксплуатации /4 /, |
/5 /, для авиационных генераторов |
- полетный вес машины. |
Ори выборе критерия оптимальности нами были приняты сле |
|
дующие допущения, ограничивающие |
число переменных оптимизи |
руемой функции: |
|
-срок службы является заданным. Это допущение дает воеможность ввести вместо варьируемой величины ограничения, оп ределяющие возможность работы, .машины в течение заданного срока;.
-генератор работает без специального обслуживания, что
соответствует условиям работы в танке; - размеры конструктивных углов, типы подшипников, допу
стимый износ щеток задаются из опыта танкового электромаши ностроения и обеспечивают надежность конструкции.
Влияние к .ц .д . на размеры агрегатов, обеспечивающих ра боту генератора, а также на расход ГСП, ввиду малости в ра счет не принимается.
Принимая, что стоимость генератора и его вес не имеют для танкового электрооборудования определяющего значения, оп типизируемая функция может быть сведена к выражению
|
|
|
|
|
^ |
, |
(»> |
где Р |
- |
мощность генератора; |
|
|
|||
V |
- |
ооьем, |
занимаемый |
генератором; |
|
||
или для генератора заданной мощности |
|
||||||
|
|
К |
- |
Р" |
‘ |
|
(9) |
|
|
|
оп |
|
|
|
|
максимизированное |
значение |
указанной |
функции можяе ярш- |
||||
•нять за критерий оптимальности. |
|
|
|||||
Величина V |
, входящая |
в |
оптимизируемую функцию, сама |
|
|
|
|
- |
12 - |
|
|
являемся функцией многих переменных. Задача оптимального |
|||||||
проектирования сводится |
к |
отысканию элементарных переменных |
|||||
х ? |
, х г |
, . . . , |
х л |
, |
определяющих объем |
генератора при |
|
заданной мощности, с тем |
|
чтобы в |
последующем |
отыскать зна |
|||
чения |
переменных х( |
, х2 |
, . . . , |
, при которых Функция |
|||
|
|
К о п - К ( Р н, х , , х г , . . ^ п } |
(Ю ) |
||||
принимает максимальное |
значение. |
|
|
||||
Анализ |
расчетных |
зависимостей |
генератора |
позволил объем |
генератора при заданных скорости вращения и мощности опре
делить |
функцией |
следующих параметров |
|
|
|
V-f„ ( в , . П |
, |
( И ) |
|
где |
К = — — |
коэффициент, определяющий длину лобовых |
||
|
Л Т |
частей; |
|
|
Кк - число коллекторных пластин; $ 1 - ширина вентилятора;
К- коэффициент, определяющий конструктивную длину генератора.
Как показал анализ ряда вариантов расчета генераторов с помощью ЭЦВМ, определение конструктивной схемы генератора и обмоточных данных целесообразно проводить конструнтору, ос тавив машине функцию просчета вариантов и выбора Из них оп тимального Дл'я.'да-нной конструктивной схемы и типа обмотки.
Конструктор .может произвести с помощью ЭЦВМ анализ ряда кон структивных схем.й -обмоточных данных, выбрав наилучший.
Для зада’няых кбнструктивяой |
схемы и |
обмоточных данных |
|||||
венчики |
Кд\ |
/Ск |
i . Zp , 6g |
, |
Кк |
можно считать пос |
|
тояннымя и исключить.из функции (II). |
|
|
|||||
Напряжено• генератора', .как |
показал анализ, в иятересую- |
||||||
цкх нас пределахмало |
м ияет'на |
габариты генератора; |
таким |
||||
обрезом, |
объем генератора -может |
быть выражен Функцией |
|
||||
|
V = /¥ (В6 , А , « . Я я . у л , j d |
> h ) - |
(12) |
- 13 -
Переменные, входящие в оптимизируемую функцию ( г), мо гут в общем случае принимать различные положительные значе
ния, однако |
при этом |
в |
выполненной конструкции должны соблю |
|||||||||||
даться |
следующие |
|
ограничения: |
|
|
|
|
|
|
|||||
а) |
для |
обеспечения |
механической прочности |
и надежности |
||||||||||
|
|
V. « |
|
V. |
|
|
|
|
8 |
г |
* 6 |
z пип |
|
|
|
|
|
|
|
я max |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
У < |
|
v |
|
|
|
|
эк |
|
зк |
|
||
|
|
к |
|
|
к max |
|
|
|
|
(13) |
||||
|
|
8 * 8 |
|
. |
|
|
в„ |
|
|
|
||||
|
|
к |
|
|
к пип |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
для |
обеспечения |
заданного |
|
срока службы |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
К в |
^оя пр |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Кв |
< |
Кв пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*од < |
^од пр |
|
|
|
|
|
(И ) |
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
t к пр |
|
|
|
|
|
|
Ограничения |
(13) |
и |
(14) сами |
являются нелинейной функ |
||||||||||
цией переменных |
А , |
8g |
, |
. . . , |
Вя |
, входящих |
в оптимизи |
|||||||
руемую функцию, |
т .е . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К жЬ ( р„>л ...........D , h V Kap |
|
|||||||||||
|
|
^од ~fn-1 |
(К> А > • • |
• |
|
|
|
^од пр |
|
|||||
|
|
** = К |
>ВЬ ’ • • • » Р») * *к пр, |
(15) |
||||||||||
|
|
где |
|
V„,VK ............t e i , t K >0 |
Значения граничных величия переменных для каждого класса машин берутся из практики электромашиностроения.
Ограничения вида (15) могут быть использованы для пере хода к ограничениям переменных А , Bg , . . . , ВЙ оптими зируемой функции
BSmin < BS = Н ( А ' Л * • • • |
В6тах |
- 14 -
max
я max ,
(16)
Ограничения вида (16) используются для сокращения диапа зона поиска разумными пределами. Они выбираются на основе анализа' параметров выполненных электрических машин ч уточ няются опытом проектирования.
Выявив переменные, входящие в оптимизируемую функцию, и граничные условия их изменения, определим метод решения зада ча нахождения оптимального варианта.
, Метод оптимального проектирования. Математически задача оптимального проектирования сводится к нахождению переменных А , Bg , <* , Вя , , j 3 , I g , при которых функция (Li) принимает минимальное, а следовательно, зависимость (У)- максимальное значение. При этом выполняются граничные усло вия (16). Оптимизируемая функция, а также функции ограничения являются непрерывными и дифференцируемыми.
Геометрически задача оптимального проектирования вводится
котысканию варьируемых переменных оптимизируемой функции в
п-I мерном пространстве, ограниченном сферическим много гранником, образованным пересечением гиперповерхностей огра ничения (10), точки 1 , радиус-вектор которой имеет мини мальное значение.
Так как переменные и граничные неравенства положительны,
го точка г находится в I -м квадранте п -мерного простран ства. Оптимизируемая функция может иметь несколько локальных
экстремумов, |
расчет должен |
определить глобальный экстремум. |
|
В настоящей работе для решения задачи принят метод обхо |
|||
да пространственной сетки |
( I ) , который заключается |
в следую |
|
щем. |
|
|
|
Из всех |
звфьируекых переменных оставляют только |
два (на- |
Рис. 5. Логическая, схема поиска оптимального варианта
- 15 -
пример, б^ и йя ), а'остальные принимают постоянными. В гео
метрической |
интерпретации это будет плоскость двух перемен |
||||
ных или, как говорят, плоскость |
поиска по |
В$ и |
Вя . Задав |
||
шись шагами |
поиска |
&&$ и йВя |
, составим |
сетку |
поиска, |
границами которой будут граничные условия |
^Smin< ^ < В8тах> |
||||
Вя min < |
< ^ятак |
(рис. 4 ). Алгоритм |
составляется так, |
0 /
Рис. 4. Схема поиска в плоскости Ва-й л
чтобы ЭЦВМ, обходя одйу за другой узловые точки сетки, произ водила расчет генератора, выбирая варианты, лучшие по крите рию оптимальности. После окончания поиска в. плоскости
В^,ВЯ машина переходит к поиску в плоадфоти, соответст вующей иным фиксируемым переменным../Обойдя точку, за точкой все узлы сетки 1-го квадранта сферического многогранник», машина выдает оптимальный по заданному параметру, варшант ге-