Giao trinh Thiet ke tu dong TBD.doc

Các bớc thiết kế :
Động cơ không đồng bộ:
1. Nhiệm vụ thiết kế :U
đm
, P
đm
,

, cos

, m
max
,m
kđ
, i
kđ
, môi trờng làm
việc ( thực tế có IP44, IP23 )
2. Xác định kích thớc chủ yếu của động cơ : l; d .
3. Tính toán dây quấn : rãnh stator ; D
r
; kiểu dây quấn số rãnh Z
s
, kiểu
rãnh; kích thớc răng rãnh d
1
, d
2
, b
4s
, h

4s
, h
12
0.7

K
lđ


0.75
4. Tính toán sắt và dây quấn rotor :
- Số răng rãnh của rotor theo số răng rãnh của stator vì nếu lựa chọn
không hựp lí thì động c không quay đợc do mô men phụ
- Chọn chiều dài khe hở không khí nhỏ qúa không tốt vì gây tổn hao
sóng bậc cao trong dây quấn .
- Kích thớc vành ngắn mạch.
- Đờng kính trụ và đờng kính ngoài của rotor,
5. Tính toán mạch từ :
0
, , , 5
e
F I k k


%
độ bão hoà mạch từ K
M
6. Tính toán kiểm tra đặc tính làm việc của động cơ ( dựa vào sơ đồ mạch
điện thay thế ), đặc tính khởi động
7. Tính toán phát nóng thiết kế vỏ máy, kết cấu.

Máy biến áp :
1. Cho S
đm
, U
ca
, U
ha
, m,u
n
% , P
n
, P
0
, , MBA dầu hay MBA khô.
2. Tính toán sơ bộ kích thớc mạch từ: d, l, b , chọn khoảng cách cách điện
và kết cấu mạch từ .
3. Tính toán lựa chọn dây quấn, cuộn điều khiển điện áp ( bên CA ). Chọn
sơ đồ điều chỉnh ; cấp điều khiển
25
%, 0
ữ
5% vòng dây của một cấp điều
chỉnh, bố trí sắp xếp.
4. Lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch
5. Tính toán chính xác mạch từ.
6. Kiểm tra đặc tính không tải , làm việc, cánh tản nhiệt, tính toán độ tăng
nhiệt.

CHƯƠNG I
1. Sự phát triển của thiết kế

1. Định nghĩa :
- Là tập hợp các số liệu các mô tả thông tin cần thiết cho chế tạo
vận hành đối tợng thiết kế.
- Là mô hình tính toán đầy đủ để đa vào thực tế ( toàn bộ đặc tính
vận hành, kỹ thuật kinh tế )
Quá trình thiết kế : là quá trình xử lí thông tin từ mô hình tính toán
ban đầu là nhiệm vụ thiết kế, hoàn thiện qua từng quá trình , chuyển
giao cho nhà chế tạo .
2 . Các giai đoạn thiết kế đã trải qua:
- Giai đoạn đầu ( TK đơn chiếc ) : Bằng tay ( 1890 ); số lợng tiêu thụ
nhỏ; chủng loại lớn nhng sớ lợng không lớn; lao động sáng tạo 70%
- TK bằng tay theo tiêu chuẩn ( 40 60 ) dựa trên các tiêu chuẩn, tk
theo nhóm, quy cách hoá, hợp thể. Lao động sáng tạo 40% .
Giá thành thiết kế trở nên nặng nề; năng suât thấp.
- Giai đoạn thiết kế trên máy tính ( phát triển từ năm 60 dến nay ) nhanh
chính xác, lựa chọn đợc nhiều phơng án, áp dụng các phơng pháp
tính, tính toán hiện tợng phức tạp, phơng trình vi phân bậc cao.


2. Các luận điểm chủ yếu .
Định nghĩa : Là ht ngời + máy đợc tạo ra bửi một tập hợp ngời thiết kế
và tổ hợp thiết bị kĩ thuật và và các ct để tác động qua lại với
nhau bằng cách truyền và xử lí thông tin để thực hiện từng
phần hoặc đầy đủ quá trình thiết kế .
Định hớng :
Các luận điểm :
+ Định hớng đối tợng ( nhằm cho một lớp sp nhất định ). Lớp sp càng
lớn

HTTĐ càng lớn

cần xác định rõ mối quan hệ sp ht tôn
trọng sáng tạo của ngời thiết kế : Khi đặt nhiệm vụ thiết kế, phân tích nhiệm
vụ thiết kế, phân tích kết quả thiết kế ( dựa vào giao diện )
+ Tính sáng tạo
+ Tính hệ thống : xây dng theo các modul chức năng ( có khả
năng pt , thay thế )
+ Tính thông tin :cơ sở dữ liệu phong phú ( Visual basic ) ( Malab-
C
++
)
1.3. Cấu trúc chức năng HTTKTĐ
Định nghĩa :
Modun :
- Cấu trúc dực theo nguyên tắc modul .
Modul TK : là một phần của bài toán tk, giải quyết tơng đối trọn vẹn
đối với thiết kế. Đầu ra mỗi modul là các số liệu đa vào bản vẽ TKKT.


VD : ĐCKĐB
K/t chủ yếu :
;
2 ;
dm n
A B
p P h D D l


Nếu

<

yêu cầu

phải tăng hiệu suất.
Modul điều khiển :
- Modul đk thực hiện nhiệm vụ đk một phần các modul thiết kế ; đk
qua lại các modul thiết kế với nhau hoặc giữa modul thiết kế với
modul khác; nhận lệnh và thực hiện lệnh của ngời thiết kế
Modul cơ sơ dữ liệu :
- CSDL tĩnh : Gồm thông tin ít thay đổi khi thiết kế từ các sản
phẩm này đến các sản phẩm khác : tiêu chuẩn, tính chất của các
loại vật liệu, bảng thiết kế .
- CSDL động : Là thay đổi khi thiết kế và thay đổi rõ rệt từ sản
phẩm này đến sản phẩm khác .
- Điều khiển CSDL : Ghi, xoá, truyền dữ liệu, chỉnh hợp dữ liệu.

Sơ đồ cấu trúc HTTKTĐ



CHƯƠNG II : MÔ HINH TOAN
Modul
TK1
Modul
TK2
Modul
TKN
Nguồn
Vào DL Biến đổi tín hiệu Modul điều khiển

Tạo dl ra
Bộ phận
ra dl
Người
Điều khiển cơ sở
dl

Start
Xử lí
chuyên
gia
s
M
M
1
M
5
2.1. Nhng khái niệm cơ bản và yêu cầu đối với mô
hình toán
TK là quá trình lặp tiệm cận dần tới phơng án chấp nhận đợc. Mỗi
phơng án tổng hợp bởi ngời thiết kế phải trải qua phân tích tren các mô
hình :
+ Mô hình vật lí : Mô hình thực .
+ Mô hình trừu tợng : Mô hình toán .

- Mô hình toán lý thuyết
- Mô hình toán thực nghiệm .
Mô hình toán là mô hình mạnh nhất là mô hình quan trọng nhất trong TK
tự động .
Mô hình toán là tập hựp các biểu thức, phép tính trên cơ sơ các phơng

pháp toán và các quy luật vật lí đợc lợa chọn để mô tả đối tợng thiết kế,
xác định tính chất các thông số cần thiết.
Mô hình toán toàn phần :
+ Điện
+ Điện từ : Mô hình toán điện từ
+ Nhiệt
+ Cơ
Yêu cầu :
1_ Chính xác : Kiểm nghiệm thực nghiệm sai số < sai số cho phép
2_ Tính tiết kiệm : Chiếm bộ nhớ không quá lớn, thời gian tính toán
không quá lâu
3_ Tính vạn năng :

2.2. Mô hình toán lý thuyết

- Các thông số đầu ra gắn bó chặt chẽ với các thông số đầu vào .
Chọn : - Z
s
/ Z
r
: Bảng số liệu
- Độ nghiêng rãnh ( 1 bớc răng stator )
+ Mô hình toán tính toán
+ Thực nghiệm
Mô men phụ : M
v
v > 1
VD : V = 23 : M
23
?

m = ( v = 3,9,15 M
v
= 0 )

Start
Xử lí
chuyên
gia
v = ( 1, -5 , 7 , - 11 , 13 , ..)
n
1
= n
đb
s = 0 , M
1
= 0
s = ? : M
5
= 0 : n
đb5
= n
đb
/5

MĐKĐB f = const ĐB n=const

F
v
= p
v
. n
v
=f
1
f
v
= p
v
. n
P
v
= p . v = p . v . n
N
v
= n/v

= v . f
1


1
1
( 5)
1
( )

6
5
5
ndb
n
n
S
n

= =
M
23
:
S
(m23 = 0 )
= ?

1
1
1
( )
1
23
23
n
n
n

= =

Giả thiết ít nhất : - Xét cấu trúc răng rãnh .
- Phân bố rời rạc.
- Giảm phần tở hữu hạn.
-
0
Fe
à


Trong quá trình thiết kế số bớc lắp lớn ding mô hình toán có phần tử tập
trung.
Sơ đồ MĐ thay thế : X
s
, X
r
, X
m

Tuyến tính hoá từng đoạn

0 '
0
2
( )
5
e
e
k f p
k
k chon

=





%

0
: 10A A A
%

0
: 10B B B


%


Start
Chuẩn hoá thông
số kĩ thuật
Tính KT chủ yếu
Xử lí
chuyên
gia
tính stator
tính roto
Kiểm

tra
tính kích thớc
mạch từ
Xử lí CG
CSDL
CSDL
CSDL

None
No

2.3. M« h×nh to¸n thùc nghiÖm
- Lµ m« h×nh to¸n dùa trªn c¸c sè liÖu tõ m« h×nh vËt lÝ th«ng qua c¸c
thö nghiÖm
1. §¹i c¬ng :
Quy ho¹ch thùc nghiÖm :


1


K

k



X
1
y

1
X
2
y
2


X
n
y
X
1
, X
2
. . . . X
n
: Các thông số đầu vào.
Y
1
, Y
2
..Y
n
: Các thống số đầu ra
Không kiểm tra đợc tác động lên các đối tơng nghiện cứu.
Ưu điểm :
+ y = b
0
+ b
1

x
1
+ b
2
x
2
+ b
12
x
1
x
2
+ b
3
x
1
2
+ .
Các hệ số đợc xác định nhờ khai triển talor các thông số đầu vào
+ Cùng một lúc có thể nghiên cứu đợc nhiều ảnh hởng của các thông
số đầu vào lên một thông số đầu ra
+ Số lần thí nghiêm : min . Độ chính xác của biểu thức cao .
2. Nội dung của phơng pháp QHTN :
N Thử nghiệm .
N - Giá trị của trị số ra Y

1
2
n
y

y
Y
y
=
K
B ma trận hệ số :

0
1
p
b
b
B
b
=
K

X ma trận thông tin ( ma trận các thông số đầu vào )
X
1
, x
2
, , x
n

Y = X . B
Ma trận N*(p+1)


Đối tơng nghiên

cứu

10 1
0
p
n np
x x
X
x x


=



K
M O M
L
Tính B :

1 1
1
. . .
. . . .
. .
T T
T
T
X Y X X B
C X Y C C B

C X Y B


=
=
=
X
t
- Dễ dàng nhận đợc từ ma trận X
C
-1
Khó nhận đợc từ ma trận C
Chọn ma trận X sao cho dễ dàng nhân đợc ma trận C
-1
C
-1
= ( X
T
. X )
-1

* Các điều kiện ma trận X phảI thoả mãn :
1. Tổng các phần tử của mọi cột :

1
n
g=


0; 1, 2,..., ( 0)

gi
x i p i= =
2.
1
n
g=


2
0; 0,1, 2,...,
gi
x i p =
3. N > p+1
N Số thử nghiệm cần làm
P + 1 : Số cột
Ma trận thông tin : n = 3 Số biến độc lập
N = 2
n
= 2
3
= 8 thí nghiệm

TN X
1
X
2
X
3
X
0

X
4
=X
1
X
2
X
5
=X
1
X
3
X
6
=X
2
x
3
Y t
kđ
1 - - - + + + + Y
1
52
2 + - - + - - + Y
2
40
3 - + - + - + - Y
3
66
4 + + - + + - - Y

4
44
5 - - + + + - - Y
5
59
6 + - + + - + - Y
6
41
7 - + + + - - + Y
7
84
8 + + + + + + + Y
8
56

0 0 0 0 0 0
2
gi
x
0 0 0 0 0 0 0

min maxi i i
x x x=

*
1 1
i
x x= = +

.

T
C X X=
- ma trận chéo

00
0
0 0
0
0
0
pp
C
C
C
 
 
=
 
 
 
 
O

00
1
1/ 0
0 0
0 1/
0
0

pp
C
C
C
−
 
 
→ =
 
 
 
 
O


1
1
n
i
g
ii
b
C
=
→ = ∑

.
gi g
x y
i=0,1,2 ,p…

1
n
ii
g
C
=
= ∑

2
gi
x N=
R
ei
x¸c ®Þnh t khëi ®éng cña § K§B víi c¸c biÕn sè nh sau :

1
2
2
3
(3.04 4.56)
(2.88 4.32)
(1.15 1.5)
R
S
r x
r x
J Nms x

= ÷ Ω →


= ÷ Ω →


= ÷ →



0
1
(52 40 66 44 59 41 84 56) 55.25
8
b = + + + + + + + =

1
1
( 52 40 66 44 59 41 84 56) 10
8
b = − + + + − + − + = −

2
1
( 52 40 66 44 59 41 84 56) 7.25
8
b = − − + + − − + + =

3
1
( 52 40 66 44 59 41 84 56) 4.75
8

b = − − − − + + + + =

4
1
(52 40 66 44 59 41 84 56) 2.5
8
b = − − + + − − + = −

5
1
(52 40 66 44 59 41 84 56) 1.5
8
b = − + − − + − + = −

6
1
(52 40 66 44 59 41 84 56) 2.75
8
b = + − − − − + + =
t
k®
= 55,25-10.r
R
*
+7,25.r
s
*
+4,75.J
*
-2,5.r

*
R
-1,5.r
*
R
.J
*
+2,75.r
*
S
.J
*

C«ng thøc chuyÓn ®æi :

*
max min
max min
1
(2. )x x x x
x x
= − −
−

*
min max
min
;
2
tb

tb
tb
x x x x
x x
x x
+
= =

Xác định các tham số Đ KĐB rotor dây quấn sao cho :
T
KĐ
= 50s

Dễ dàng nhất : J
*
,r
S
*
=0
R
R
= ?

*
10. 55.25
R kd
r t =

*
55.25

5.25
0.525
10 10
kd
R
t
r

= = =


*
3.8
4,2
3.8 3.04
R
R R
r
r r

= =

Ghi chú :
QHTN giải quyết các bài toán sau
- Thử nghiệm

min .
- Mô hình hoá .
- Tối u hoá .

CHƯƠNG III : Phân hệ thiết kế tối u
3.1. Đại cơng
Các thông số lựa chọn :
Vật liệu thép; dạng rãnh : J
V
; J
T
; . . .
20 thông số : tự do lựa chọn .
VD : Nếu mỗi thông số nhận 2 mức giá trị thì số phơng án tính
toán : N = 2
20

Hiện nay với yêu cầu càng cao số phơng án càng lớn
Máy tính + phơng pháp tối u hoá
3.2. Những khái niệm cơ bản và
định nghĩa cơ bản
1. Tiêu chuẩn thiết kế tối u :
- Tuỳ theo tính chất và mục đích sử dụng của đối tợng thiết kế để
lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế tối u
- Tiêu chuẩn tối u là 1 tập tính chất mà trong quá trình thiết kế cần
phải cải thiện nó tôt nhất .

ĐCKĐB thông dụng :
Tổng chi phí = C
TK
+ C
SX
+ C
VH

,cos
15 18
baoduong
nam







ữ

K
2. Các rằng buộc :
- Cải thiện tiêu chuẩn thiết kế tối u để tốt nhất ( min/max ) nhiệm
đồng thời thoả mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật
VD : Chi phí vật liệu là min
Sd

min
Nhiệt độ trong máy tăng > nhiệt độ cho phép
Giới hạn t
d
0
< t
cp
ĐCKĐB ?

MBA ?
Biến số độc lập : Tập hợp các thông số đầu vào xác định tiêu chuẩn
thiết kế tối u ; các ràng buộc .
VD :
F tiêu chuẩn thiết kế tồi u
F = f ( x
1
, x
2
, ) hàm mục tiêu.
Hàm ràng buộc :
R
i
= f ( x
1
, x
2
, ), i =
1, m

m hàm ràng buộc
Các mối quan hệ phi tuyến :
- Bài toán quy hoạch phi tuyến

3.3 Nhiệm vụ của bài toán tối u hoá

- Tìm giá trị của x
i
sao cho y đạt max hoặc min

x
1
, x
2
, . x
n
sao cho
F ( x
1
, x
2
, , x
n
)

min ( max )
Và thoả mãn các rằng buộc R
j
0 ; j =
1, m

Trong không gian n chiều :


X
r
= ( x
r
1
, x

2
r
, , x
r
n
)
F ( x
r
) ; R
j
( x
r
)
Thoả mãnT

0
1,
i
x
i n




=


Trong không gian n chiều hàm f (x) là một giá trị vô hớng; do
đó ta không thể xây dựng đờng mức trong không gian đó
Xây dựng đờng mức các hàm R

j
(x)

1,j m=
Vd : F = f ( x
1
, x
2
. . . )

min
x
1


0; x
2


0
R
1
( x
1
, x
2
) < 0
R
2
( x

1
,< x
2
) < 0
R
3
( x
1
, x
2
) < 0


G Miền giới hạn thoả mãn các điều kiện :

1 2
1 2 3 1 2 3
( , )
( , , ) 0
r
r
r
x G
x G x x
x G R R R R R R


= = =

sau đó xây dựng các đờng mức F trong G
x
r
= min F ( x
r
)
( F
min
F
max
) cực trị
diaphuong
toancuc




Chọn sơ bộ kích thớc chủ yếu :

Chọn
12
.d
l


=
C(

) - giá thành vật liệu tác dụng :

1. Đặt bài toán .
2. Thuật toán .
3. Lập trình .
1. Đặt bài toán :
- Tính các thông số cơ bản
- Tăng dần giá trị của
- C
td

= f ( ) có min không ?

Thoả mãnT


Ko
có
Ko
có

- Khoảng biến thiên của bsđl :

min max



MBA dầu ( 1;2 ) ( 3,6 )
Q
0
= f ( B, q,G
Fe

)
1. Hàm mục tiêu C
td


min
2. Các biến số độc lập :
3. Các ràng buộc
4. Khoảng biến thiên của biến số độc lập
5. Các số liệu cho trớc .

2. Thuật toán :
- Cho

biến thiên trong miền giới hạn mới :
Tính các thông số
đầu vào
0.2
1
j j
j i

= +
= +
'
( )
tdj j
C f

=

Thoả mãnT
' '
tdj tdi
C C
<
' '
td tdj
C C=
' '
td tdi
C C=
+ So sánh giữa các phơng án

Chọn C
td
min
+ Kiểm tra các điều kiện ràng buộc
- Nếu các điều kiện thoả mãn :



3. 4. Hàm mục tiêu

- Khi tính chất và mục đích sử dụng của đối tơng thiết kế phụ thuộc
vào 1 tiêu chuẩn

đơn mục tiêu
- Khi có tập hợp các tiêu chuẩn

bài toán đa mục tiêu

Giải bài toán :
a ) Trong các tiêu chuẩn : chọn 1 hàm số là hàm mục tiêu và những cái
khác là hàm phụ thuộc .
b ) Phân loại các hàm số thành các hàm tiêu chuẩn và cá hàm ràng
buộc.
F =
1
( ( ),...., ( )) min(max)
n
f x x


c ) Sử dụng tính chất cộng tính của hàm mục tiêu :

1
( ),...., ( )
n
x x

- hàm tiêu chuẩn

1
( ) . ( )
p
i i
i
F x C x

=
=

0
0
( )
td
i
C f

=
=
1
( )
tdj j
j i
C f

= +
=
td j td i
C C
>
td tdj
C C=
td tdi
C C=
C
i
hệ số giá trị của các hàm tiêu chuẩn nó đợc đánh giá bởi
các chuyên gia

VD : SX quạt

Các trị số C
i
1. Chi phí sản xuất 0.35
2. Hiệu suất 0.2
3. cos 0.2
4. Rung,ồn 0.1
5. m
kđ
0.15

=1.0
d ) Sắp xếp các hàm tiêu chuẩn theo thứ tự u tiên :

1 2
( ), ( ),...., ( )
p
x x x

- các hàm tiêu chuẩn

1
( )x

quan trọng hơn
2
( )x

2
( )x

quan trọng hơn
3
( )x

..

1
( )
p
x


quan trọng hơn
( )
p
x

Bớc 1 : tìm
*
1
( )x


1
min ( )x

=

0
; 1, ; 1,
0
i
j
x
i n j m
R



= =




(điều kiện (1) và (2))

*
1 1 1
( )x

+


1

- dung sai theo tiêu chuẩn
1

Bớc 2 :
*
2 2
( ) min ( )x x

=
Thoả mãn điều kiện (1) và (2)
và
*
1 1 1
( )x

+
;
2

dung sai theo
2
( )x


*
2 2 2
( )x

+
.
Bớc p-1 :

*
1 1
( ) min ( )
p p
x x


=
Thoả mãn các điều kiện (1) và (2) và

* *
( ) ; 1, 2
j j j
x j p

+ =
Dung sai
1p

của
1p


:
*
1 1 1p p p


+
Bớc p :

f 2
f 1
G
M
s
M
kd
M
kdmin
M
co

*
( ) min ( )
p p
x x
ϕ ϕ
=
Víi ®iÒu kiÖn (1) (2) vµ :

*
( ) ; 1, 1
i i i
x i p
ϕ ϕ
≤ + ∆ = −
§iÓm tèi u : ®iÓm cã x cã
*
p
ϕ

Víi ®éng c¬ K§B :
max min
,cos , , , ( )
kd kd kd
m m i m
η ϕ

Ch¬ng 4 : C¸c ph¬ng ph¸p tÝnh .
F ( x ) - Hµm phi tuyÕn

→
T×m kiÕm cùc trÞ toµn côc

→
T×m kiÕm cùc trÞ ®Þa ph¬ng

→
T×m kiÕm cùc trÞ theo híng
4.1. C¸c ph¬ng ph¸p t×m kݪm toµn côc :
a ) Ph¬ng ph¸p duyÖt toµn bé trªn líi ®Òu : n
≤
4
F ( x )

min
a
i

x
i


b
i
;
1,i n=
(1)

0
j
R
;
1,j m=
(2)
Tìm F ( x
*
) = min F ( x )
* Nội dung của phơng pháp :
- Trên các đoạn ( a
i
, b
i
) với bớc :

i i
i
i

b a
h
n

=
;
1,i n=

- Sau đó tại mắt lới :

( ); ( ) 1,
r r r
j
x F x R x j m =

- Nếu 1 trong các giá trị của R
j
bị vi phạm thì x
r
j
loại
Ta có :
F ( x
1
) ; F ( x
2
) ; ..F ( x
q
)
x

1
, x
2
, , x
n


G


So sánh các F và

X
*
= x
k

* Nhận xét :
1. Phơng pháp đơn giản, dễ lập trình :
2. Khối lợng tính toán lớn ( N )
n - số biến số độc lập
N
i
Số bớc theo từng BSĐL

1
n
i
N
=

=
( 1)
i
N +
hoặc nếu gọi N
i
là số điểm cần tính theo từng biến độc lập

1
n
i
i
N N
=
=
Nếu N
1
= N
2
= = N
n

1
n
N =
- rất lớn
3. Độ chính xác của phơng án (

)
= h

1
. h
2
. h
n

Giả sử độ chính xác tăng lên 2 lần :
Z = ( 2 . N )
n
= 2
n
. N
n

* Biện pháp khắc phục nhợc điểm phơng pháp duyệt toàn bộ trên lới
đều ( giảm z, tăng độ chính xác ) :
1. Giảm z : Sắp xếp thứ tự tính toán R
j
theo xác suất vi phạm giảm
dần .
VD : R
1
dễ vi phạm nhất : loại phần lớn .
R
2
- : các điểm ra khỏi miền xem xét.
%
Thoả
mãn
C

td
C
Fe
C
Cu
.
.
R
m

2.Tăng độ chính xác :
Vùng gần điểm chính xác, chia nhỏ bớc.
Kết luận :

*
( ) min ( )
td td
C C

=
- MBA
Ràng buộc :
P
0
, I
0
,
,
k

, U
n
; n = 1<4

3,6 1, 2
(1, 2 3,6); 0,4
6
h



= ữ = =
-
0,4

= +
Nếu vi phạm P
0

1,1 P
0CP


loại vùng


- Giới hạn vùng trong khoảng P
0

1.1P
0cp

- Kiểm tra điều kiện : i
0
,
,
k


, U
n

- Tính C
td
(

)
- Giới hạn miền

trong vùng cực trị
- Chọn
h

= 0.1



( )

td
C h


+

*


thoả mãn
*
( )
td
C

P
o
: - Loại thép
- Kết cấu mạch từ .
VD : Vẽ lu đồ thuật toán .
Tìm hẹ số hình dáng

sao cho tổng chi phí vật liệu tác dụng
MBA nhỏ nhất và thoả mãn các điều kiện P
0
, i
0
.
b ) Phơng pháp thử nghiệm thiết kế độc lập :
X

0
- điểm bắt đầu
Phân bố xác suất của tất cả các giá trị tối u trong miền giứi hạn G
là nh nhau
%
Thoả
mãn
F ( x )

min
a
i


x
i


b
i
;
1,i n=
(1)

0; 1,
j
R j m =
(2)
* Nội dung phơng pháp :
Theo biến i :

[ ]
0,1
i

=
số ngẫu nhiên.

( )
i i i i i
x a b a

= +
Tại mỗi điểm R
j,
, F(x)
F ( x
*
) = min F ( x )

G
Số lần tính toán n lần
Kết quả nhận đợc đặc chng cho xác suất của X
*
đợc xác định với n
lần thử có độ chính xác là

nào đó


- Thể hiện xác suất rơi vào miền có giá trị cực trị sau mỗi một

lần thử, có thể tich là



P = ? xác suất rơi vào giá trị cực trị sau mỗi lần thử.

(1 )
- xác suất rơi vào

sau 1 lần thử .

(1 )
n
- xác suất rơi vào

sau n lần thử.

1 (1 )
N
P =
;

- Độ chính xác
N = ? nếu biết

và P



(1 ) 1

N
P =

(1 )
ln(1 )
log (1 )
ln(1 )
p
N P


= =


ln(1 )
ln(1 )
p
N

=


Thuật toán :
Chia

= ( 1.2
ữ
3.6 ) thành 10 khoảng
Tính C
td

tại điểm chia so sánh các C
td

ta tìm đợc giá trị nhỏ nhất
trong 10 giá trị đó đợc


*
. Lấy một miền giới hạn mới xung
quanh

*
có bán kính là h : (

*
- h ;

*
+ h ) ; Lại chia khoảng mới đó
thành 10 khoảng, tính giá trị tại các điểm chia mới C

td min
và

*
mới.


Dữ liệu : S,U
CA

..
Bắt đầu
1 2
1
, ,...
,...
fdm fdm
fdm
U U
I
cd : l
01
,l
02
,

Chọn : - Kiểu mạch từ
- Vật liệu
- B
T

Chọn
min

,


Xác định
{ }
max max max

min ;
i k



=
i = 0
i = i+1
min
( 1)
i
C

= +
C
tdi
1i

mintdi
C C

mintdi
C C=
Nhớ phơng án i
m intdi
C C
=
Nhớ p. án i
1
2

i i




=

=
1tdi tdi
tdi
C C
C


%
Thoả
mãn
Lu phơng án
*
1i


=
Kết thúc

S
Đ
S
Đ
Đ

S
max
min
1, 2
0, 6


=
=
0
10
i
n
=
=
'
0 0
( )
td
C f

=
max min
h
n


=
1i i= +
'

( )
tdi i
C f

=
t/m ràng
buộc buocj
' '
1t d i t d i
C C

>
'
*
1
td td
k
C C


=
=
0n
=
1n n=
' '
*
td tdi
i
C C

=
=
' '
1
*
1
td tdi
i
C C



=
=
Thay đổi
thông số
vào
*
min
*
max
h
h


=
= +
en
d

Sai
®óng

c ) Sö dông th«ng tin tiªn nghiÖm vÒ hµm môc tiªu duyÖt líi ®Òu – n
lín ( ®k – Lipshits ) – duyÖt líi kh«ng ®Òu.
F (x)
→
min .
X
i

≥
0 ; i =
1, n
R
j

≤
0 ; j =
1, m

1 2 1 2
( ) ( ) .f x f x C x x
C hằng số
Y hằng số tuyến tính phụ thuộc vào x
y = f(x)
hàm f(x) tăng hoặc giảm không nhanh hơn y
f(x) hàm mục tiêu
a

x

b
y = C
0
2 1
x x
C
0
hằng số cho trớc.
x
1
- điểm cực trị

( )
1 0 1
( )f x h f x+ >


[ ]
1 0 0 1 0 1
( ) ( ) ( ) ( )x f x h C x x h f x

= + + + =

1 1 0
2 1 0
0
( ) ( )
( )

f x f x h
x x h
C
+
= + +

2 1 0
( ) ( )f x f x h< +

1 2
2 1 0 3 2
0
( ) ( )
( ) ( )
f x f x
f x f x h x x
C

> + = +
Giả sử
1
( ) ( )
k
f x f x
- dùng các phơng pháp khác để tính miền
cực trị tiếp theo.
Chú ý :
- Trong trờng hựp hàm muc tiêu có nhiều biến số độc lập

{ }

2
min ( ); ( ); ( )
k
k
f f x f x f x=

1
( )
i
i k
R f x f
C


= +

4.2. Các phơng pháp tìm cực trị địa phơng.

1. Giảm theo toạ độ :
( ) minf x


0; 1,
0; 1,
i
i
x i n
G
R j n

=


=


n lần lặp
Tiêu chuẩn kết thúc 1 vợt ra khỏi G
2. Giá trị tơng đối của hàm mục tiêu
f

<

1
( ) ( )
( )
k k
k
f x f x
f x



0 0 0 0 0
1 2 3
( , , ,..., )
n
x x x x x=

1 0 0 0 0

1 2 3
( ) min( , , ,..., )
n
f x x x x x=

2 1 0 0
1 2 3
( ) min( , , ,..., )
n
f x x x x x=

1 2
1 2
( ) min( , ,..., )
n
n
f x x x x=
Ưu điểm : đơn giản .
Nhợc điểm : phụ thuộc vào hàm mục tiêu, nếu hàm mục tiêu kéo
dài về 1 phía

khó xác định cực trị.
3. Các hớng vuông góc :
Sau một bớc lặp ta xoay lại trục toạ độ sao cho một trong những
trục mới sẽ hớng theo chiều giảm nhanh nhất của hàm mục tiêu.

0
1
n
P x x=

- hớng giảm nhanh nhất của hàm mục tiêu
2 0
2
P x x=

3 0
3
P x x=
4. Tiếp tuyến song song :

4.3. Dùng Gradien : Phơng pháp tìm cực trị

F(x)
{ }
1 2
, ,...,
n
x x x x=

1 2
; ;...;
n
F F F
F
x x x


=

Là một vecto có toạ độ là đạo hàm riêng theo từng biến tơng ứng
ý nghĩa : Chỉ ra hớng tăng nhanh nhất của F tại điểm x
vecto
F
chỉ ra hớng giảm nhanh nhất của x.


Cùng quãng đờng đi nh nhau theo hớng (
F
) hàm
mục tiên giảm nhanh nhất.
F(x) giải tích.

F
- dễ dàng xác định- dễ dàng xác định.
Trong những trờng hợp F(x) không có biểu thức toán học


sử dụng phơng pháp sai phân để tìm gradient
F(x)

n=1


'
( ) ( )
x
dF F x x F x
F

dx x

+
=
V
V
sai số
'' 2
( ). ( )
2
x
F x x

= +
V

'
( ) ( )
2
x
dF F x x F x x
F
dx x

+
=
V V
V
sai số
2

''' 3
( ). ( )
6
x
F x x

= +
V


'
2 x
F

chính xác hơn
'
x
F


Nghiệm có khối lơng tính toán nhiều hơn.
Các phơng pháp sử dụng Gradient :

1 0
0
0
( )
.
( )
F x

x x h
F x

=

V

0
0
0 0
( )
( )
( ) . ( )
T
F x
F x
F x F x

=

F(x
1
) < F(x
0
) : tiếp tục từ 1


1
( )F x
F(x

1
) > F(x
0
) : quay lại x
0
và chia nhỏ bớc.

0
2
h
h

=
Quá trình tìm kiếm đợc kết thúc :

( )F x


Sự thay đổi f(x) không đáng kể .

Chơng V : Thiết kế tối u động cơ không đồng bộ
5.1. Chọn kích thớc tối u động cơ không đồng bộ mạch từ stator và
rotor :
Tải điện từ A,
B



D,
l

C A = const (A,
B

)



( )
,D l





2 7
'
. . 6,1.10
. . .
dq
D l n
CA
p K K AB


= =
A

AJ



t =


cos
r
B I
F
à










Lựa chọn kích thờc mạch từ sao cho
I
à
nhỏ

I
à
= (60- 80%) I

đm

Hệ số cấu trúc ( kích thớc tơng đối )
1)
d
r
D
K
D
=
2) Diện tích tơng đối rãnh stator

rs
zs
latheptator
S
K
S
=


2
2
.
1
1
4
s rs
r
Z S

D
K

=




3) Diện tích tơng đối rãnh rotor :

2
.
4
r rr
zr
Z S
K
D

=
Bài toán tối u hoá mạch từ :
1 - Hàm mục tiêu : s.đ.đ/stator

min
2 - Biến số độc lập
3 - Các ràng buộc :

min max
min max
0,7 0,75

td
g gs g
z zs z
K
B B B
B B B



K
lđ
nhỏ :
- Không sử dụng hết không gian máy điện
- Dây lỏng bị ảnh hởng của lực từ gây hỏng cách điện.
4 - Dữ liệu đầu vào :
+ Đờng kính D
n
, D
+ Mật độ từ cảm trong khe hở
+ Số rãnh Z
1
+ Vật liệu thép
+ Cấp cách điện
+
,
v
cd
d
N
d

Khoảng biến thiên , hrs BSĐL:
Giả thiết ;
S
rs
= const ; K
lđ
- chọn ( K
lđ
= 0,7 0,75 )
S
cđ
=0,1 , S
rs
= const

ming
B
:
2. 2. .
g
g g
B
S h l

= =
B
gmin
:
1
max min max

( )
2
n
g r g
D D
h h h

=
B
gmax
:
1
min max min
( )
2
n
g r g
D D
h h h

=

.( . )
. .
z
z
z c
B t l
B
b k l

=
B
Zmin

b
rmax


b
rãnh min


h
r max2
B
Zmax

b
rmin


b
rãnh max


h
r min2