Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Versuchsstand
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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" verwenden. Dabei handelt es sich im Zahlenwerte im REAL-Format. 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.
--> Hier geht es bald weiter!!!