تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور موتورهای سوئیچ رلوکتانس با استفاده از شبکه عصبی – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:200
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

تخمین و پیش بینی مودهای طبیعی استاتور موتورهای سوئیچ رلوکتانس با استفاده از شبکه عصبی – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب :
– پيشگفتار …………………………………………………………………………….……..…… 1
1- تاريخچه موتور سوئيچ رلوكتانسي ..……………………………………………….…………………… 2
2- كاربردهاي مختلف موتور سوئيچ رلوكتانسي………………………………………….…………..……… 2
3- معايب موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي………………………………………………….….………..…… 3

فصل اول : ساختار موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي و روشهاي تحليل الكترومغناطيسي آنها ..……………….……..…… 6

1-1- معرفي ساختار موتور سوئيچ رلوكتانسي و عملكرد آن .…………………………………………….…… 7
1-1-1- ساختار موتور سوئيچ رلوكتانسي..………………………………………………………………… 7
1-1-2-خصوصيات موتور سوئيچ رلوكتانسي.……………………………………………………..…….11
1-1-3- توليد گشتاور و مودهاي عملكرد……………………………………………..……………….… 12
1-1-4- مشخصه مغناطيسي غير خطي ماشين……………………………………………………..….…. 17
1-1-5- مدارهاي كانورتر.………………………………………………………………………….… 19
1-1-6- ريپل گشتاور و لرزش درموتور سوئيچ رلوكتانسي..………………………………………………… 20
1-2-1- معادلات ولتاژ، شار مغناطيسي وگشتاور ماشين سوئيچ رلوكتانس……………………………………… 21
1-2-2- روشهاي مختلف تحليل الكترومغناطيسي ماشين سوئيچ رلوكتانسي.………………………………….… 22
1-2-2-1- روشهاي عددي تحليل الكترومغناطيسي.….………………………………………………….…22
1-2-2-2- روشهاي تقريبي تحليل الكترومغناطيس.…………………………………………………….… 25

فصل دوم : تخمين و پيش بيني نويز صوتي..………………………………………………………….… 29

2-1-كميت ها واستانداردهاي كاربردي.………………………………………………………………… 30
2- 2-منابع توليد ويبراسيون ونويز اكوستيك در SRM ……………………ا………………………….…… 32
2-3- مكانيزم ويبراسيون هاي منبع الكترومغناطيسي……………………………………………………… 34
2- 4-روش عمومي تخمين ويبراسيون و نويز..……………………………………………………….…… 36
2-5- مرور تحليل رويكردهاي موجود.…………………………………………………………..……… 37
2-6- فاكتورهاي موثر برروي دقت مدل ها وفرضيات ……………………………………………………… 42
2-7- – توصيف مدل تحليلي پيشنهاد شده………………………………………………….…….……… 44
2- 8-راهكارهائي براي طراحي موتور با نويز پايين ………………………………………………………… 49
2-9- نتيجه گيري ..……………………………………………………………………….…….… 51

فصل سوم : مروري برشبكه هاي عصبي مصنوعي……………………………………………………..…… 52

3-1- مقدمه.……………………………………………………………………………………… 53
3- 2-ساختار و عملكرد نرونها در مغز …………………………………………………………………… 53
3-3-تاريخچه شبكه هاي عصبي.…………………………………………………….………………… 54
3- 4-مدل نرون………….……………………………………………………….………………… 55
3-4-1 – مدل تك ورودي.…………………………………………………………………………… 55
3-4-2- مدل چند ورودي.…………………………………………………………………………… 58
3-4- 3-ساختار شبكه هاي عصبي……………………………………………………………………… 59
3-4-3- 1-شبكه تك لايه..…………………………………………………………………………… 59
3-4-3-2-شبكه هاي چند لايه……………………………………………………………………… 60
3-4-3-3-تعريف لايه خروجي.……………………………………………………………………… 61
3-4- 4-شبكه هاي پسخور يا برگشتي…………………………………………………………………… 61

3-5-شبكه هاي عصبي پرسپترون…………………………………………………………….……… 63
3-5- 1-معادله يادگيري در حالت كلي………………………………………………………….……… 64
3-5- 2-يادگيري شبكه..…………………………………………………………………….……… 64
3-5-2-1-يادگيري با ناظر ………………………………………………………………….……… 65
3-5-2-2-يادگيري بدون ناظر.……………………………………………………………….……… 66
3-5-3-قانون يادگيري پرسپترون (SLPR) .……………ا……………………………………………… 66
3-5-3- 1-شبكه پرسپترون با بيش از يك نرون و 2R= .………ا………………………………….……… 68
3-5-3-2-قانون يادگيري شبكه پرسپترون ……………………………………………………………… 68
3-5-3-3-قانون يادگيري شبكه پرسپترون تك لايه به صورت دسته اي..……………………………………… 71
3-5-4-بررسي همگرايي الگوريتم SLPR ………………ا………………………………..….………… 72
3-5-4- 1-نكات مهم ………………………………………………………………..……..……….. 74
3-5-4-2-محدوديتهاي SLPR …………ا………………………………………………….…..…… 74
3-5- 5-شبكه پرسپترون چند لايه( MLP )…………………ا…………………..…………….…..…… 75
3-6- الگوريتم LM ..………ا……………………………………………………………………… 75
3-6-1- مقدمه.……………………………………………………….………………….…………75
3-6-2- الگوريتمهاي بهينه سازي.…………………………………………………………………… 75
3-6-2-1-روش تندترين شيب..……………………………………..……………………….……… 76
3-6-2-2-روش نيوتن..…………………………………………..………………………….……… 79
79 ………………………………………………….. (Levenberg-Marquardt) LM الگوريتم-3-2-6-3
80 ..……….………………………………………………(Basic Algorithm)الگوريتم اساسي-1-3-6-3
3-6-3-2-شاخص عملكرد و محاسبه ژاكوبين………………….………………………………………… 82

فصل چهارم : تخمين وپيش بيني مودهاي طبيعي استاتور با استفاده از شبكه عصبي.……………………………… 83
4-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………… 84
4-2- تحليل پاسخ سيستم با استفاده از روش اجزاء محدود..………………………………………………… 85
4-3- انتخاب شبكه عصبي مناسب و مقايسه آنها…………..…………………………………….………… 94
4-4- نتايج حاصل از بكارگيري شبكه عصبيLM .…………………………ا………………….…………130

فصل پنجم : نتيجه گيري و پيشنهادات ..………………….…………………………………………… 140

5-1-نتيجه گيري.………………………………………………………………………………… 141
5-2- پيشنهادات.………………………………….……………………………………………… 142
ضميمه(A)………..……………………………………ا……………………………………… 144

ضميمه (B)…………………………………….…………………ا…………………………… 149

مراجع…………………………………………………………………………………………… 151

چكيده

موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي داراي مزايايي نسبت به ديگر موتورهاي الكتريكي مي باشند كه آنها را به عنوان گزينه مناسبي براي بكارگيري در صنعت به خصوص در مواردي كه شرايط محيطي سخت و دماي بالاي محيط وجود دارد ، تبديل كرده است . اما در اين موتورها در اثر تحريك متوالي فازها نيروهاي نامتقارني به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحريك متناوب استاتور ميگردد كه منجر به ايجاد سر وصدا ونويز مي شود .
تحريك متوالي فازهاي ماشين بر روي دندانه هاي استاتور ، نيرويي بر دندانه هاي رتور اعمال مي كند كه سبب كشش بين آن دندانه ها شده و با نيروي واكنشي از طرف دندانه هاي رتور بر روي دندانه هاي استاتور همراه خواهد بود كه سبب بروز نويز صوتي در بدنه استاتور شده و بكارگيري اين موتورها را در صنعت با مشكل روبرو كرده است .
هر قدر فركانس اين تحريك تناوبي استاتور به فركانس هاي مود طبيعي نوساني استاتور نزديكتر باشد ميزان سر و صدا بيشتر خواهد بود ودرصورتيكه فركانس تحريك تناوبي استاتور با فركانس مود طبيعي نوساني استاتور يكسان گردد سبب تشديد و از هم گسيختگي بدنه استاتور مي گردد . در نتيجه كاهش نويز صوتي توليدي براي اين دسته از موتورها در صنعت امري مهم محسوب مي گردد . جهت جلوگيري از بروز اين مشكل در فاز طراحي موتورهاي سوئيچ رلوكتانس بايد براي هر يك از ابعاد كانديد ، مودهاي نوساني استاتور بدست آورده شده و با فركانس تحريك تناوبي پوسته استاتور مقايسه گردد تا همواره از همنوائي اين فركانس ها جلوگيري شده و نويز ماشين در حد كم و قابل قبولي باشد .
براي تعيين مودهاي نوساني استاتور از روش اجزاء محدود و يا روشهاي تقريبي مي توان استفاده كرد . روشهاي اجزاء محدود بسيار دقيق مي باشند ولي بدليل طولاني بودن محاسبات و نيز وقت گير بودن براي طراحي ماشين نامناسب هستند . روش هاي تقريبي نيزداراي دقت خوبي نيستند .
روشي كه در اين پايان نامه پيشنهاد شده است استفاده از شبكه هاي عصبي براي تخمين و پيش بيني فركانس هاي مود طبيعي استاتور ماشين ميباشد . بدين ترتيب كه براي نمونه هايي از موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي با ابعاد كانديد استفاده از روش اجزاء محدود فركانس هاي مود طبيعي استاتور را استخراج كرده و بعد از انتخاب شبكه عصبي مناسب و كارا ، فركانس هاي استخراج شده را به شبكه عصبي مورد نظر آموزش داده تا فركانس هاي مودهاي طبيعي استاتور براي موتورهائي با ابعاد ديگر تخمين و پيش بيني گردند.

پيشگفتار

1- تاريخچه موتور سوئيچ رلوكتانسي
ايده اصلي موتور سوئيچ رلوكتانسي درسال 1838 مطرح شد ، اما اين موتور تا زمان توسعه الكترونيك قدرت و امكان طراحي الكترومغناطيسي به كمك كامپيوتربطور عملي مورد استفاده قرار نگرفت . از اواسط دهه 1960 پيشرفتهاي مذكور شروع جديدي را براي موتور سوئيچ رلوكتانس رقم زدند و با ظهور سوئيچهاي نيمه هادي سريع با راندمان بالا و پرقدرت و همچنين پيشرفت در صنعت مدارهاي مجتمع آنالوگ و ديجيتال استفاده از اين نوع ماشين درچند سال اخير در بازه وسيعي از كاربردهاي صنعتي و خانگي مورد توجه زيادي قرار گرفته است بطوريكه قابليت رقابت با درايوهاي AC,DC ديگر از جمله درايوهاي DC بدون جاروبك (BDCM) را داشته باشد . با توجه به ساختار اين موتور مي توان به موارد زير بعنوان مزاياي آن اشاره كرد:
1) رتور آن ساده بوده و مراحل ساخت نسبتا كمي دارد. همچنين داراي اينرسي پاييني است .
2) سيم پيچ استاتور ساده است .
3) قسمت بيشتر تلفات حرارتي دراستاتور مي باشد كه انتقال حرارت از آن ساده تر از رتور است .
4) چون مغناطيس دائم روي رتور وجود ندارد ماكزيمم حرارت مجاز رتور بيشتراز موتورهاي مغناطيس دائم است.
5) گشتاور ، مستقل از جهت تزريق جريان به فازهاست . براي كاربردهاي خاص اين باعث كاهش تعداد نيمه هاديهاي قدرت لازم دركنترل كننده مي شود.
6) درشرايط ايجاد نقص ، ولتاژ اتصال باز و جريان اتصال كوتاه صفر يا خيلي كوچك است .
7) بيشتر مدارات كانورتري كه با مــوتور سوئيچ رلوكتانسي بكار ميروند نسبت به نقص اتصال كوتاه بدليل اتصال همزمان سوئيچ هاي روي يك پل (Shoot- through) ايمن هستند.
8) گشتاور راه اندازي بدون مسئله جريانهاي يورشي مي تواند خيلي زياد باشد . بعنوان مثال درموتورهاي القايي اين جريانها باعث جريان راه اندازي بالا درلغزش زياد مي شود.
9) عملكرد درسرعتهاي فوق العاده بالا امكان پذير است .
10) مشخصه گشتاور – سرعت راحتتر از موتورهاي القايي و مغناطيس دائم مي تواند با كاربردهاي خاص تطبيق داده شود .
از جمله كاستي هاي اين موتور مي توان به وجود نداشتن تحريك مغناطيس دائم ( درمقايسه با PM,BDCM ) اشاره كرد كه بار تمام تحريك لازم را بعهده سيم پيچ استاتور مي گذارد و درنتيجه تلفات مسي در واحد افزايش مي يابد . مهمترين عيب اين موتور طبيعت ضرباني و ناهموار توليد گشتاور درآن است .

2- كاربردهاي مختلف موتور سوئيچ رلوكتانسي
درايو سرعت متغير اين نوع موتور هر چند هنوز مورد استفاده وسيع قرار نگرفته است ، اما كاربردهاي متفاوتي از آن گزارش شده كه درادامه تعدادي از آنها نام برده مي شود . از جمله كاربردهاي خاص مي توان به سيستم برق هواپيما ( بدليل قابليت اطمينان بالا )، بعنوان پمپ در توربين هاي گازي، ژنراتورهاي بادي و خودروهاي الكتريكي اشاره كرد .
اخيرا شركت Emetron حدود 20 نوع موتور سوئيچ رلوكتانسي با توان W50 تا KW720 طراحي و ساخته است . بعنوان تعدادي از كاربردهاي مورد نظر اين شركت مي توان به قوه محركه لوكوموتيو الكتريكي KW)720) ، كمپرسور براي سيستم هاي نيوماتيكي KW)5) ، ماشين لباسشوئي ، پمپ آب ، موتور تك فاز براي كاربرد دروسايل آشپزخانه ، تهويه مطبوع ، كمپرسور براي وسايل گرمايش و سرمايش و برش چوب اشاره كرد. همچنين دراين شركت يك نوع صنعتي از اين موتور با راندمان بالا Kw,3000rpm)5) براي كاربردهاي عام توليد شده است .
شركتهاي ديگري كه دراين زمينه فعاليت داشته اند عبارتند از GEC انگليس كه اين موتور را دريك ماشين متحرك ريلي بكار برده است ، شركت GE كه بعنوان استارتر – ژنراتور موتور هواپيما از اين موتور استفاده كرده است . اين موتور توسط British Jeffery براي كاربرد كششي درمعدن ذغال بكار برده شده ست .
موارد كاربرد احتمالي موتور سوئيچ رلوكتانسي درآينده بصورت فهرست وار در سطور زير ذكر مي شود ؛
– اتوماسيون كارخانجات : كاربردهاي صنعتي كه احتياج به كنترل سرعت يا موقعيت دارند .
– وسايل نقليه الكتريكي و غير الكتريكي : موارد كاربرد دروسايل نقليه الكتريكي و كاربردهاي جديد موتورهاي الكتريكي دراتومبيل هاي مدرن كه بخصوص نياز به قابليت اطمينان بالا دربرابر نقائص احتمالي دارند .
– لوازم خانگي : طراحي هاي مدرن درلوازم خانگي موجب نياز روزافزون به موتورهاي سرعت متغير شده است .
– نساجي
– ماشين ابزار
– ماشين هاي ادارات شامل درايوهاي ديسك نرم و سخت و درايوهاي ديسك ليزري، پرينترها ، دستگاه هاي كپي و فاكس و …
– كاربردهاي هوا – فضا

3- معايب موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي
همانطور كه اشاره شد موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي داراي مزاياي زيادي نسبت به ديگر موتـورهاي الكتريكي مي باشند كه بازدهي بالا ، نسبت گشتاور به جريان زياد ، ساختمان رتور و استاتور ساده ، قيمت و هزينه نگهداري پائين و قابليت اطمينان بالااز جمله آنهاست . ضمنا دماي آهن رتور زياد افزايش نمي يابد و به آساني خنك مي شود . همچنين از آنجا كه توليد گشتاور در هر فاز نسبت به فازهاي ديگر مستقل است در نتيجه قابليت اطمينان بكارگيري آن بالاست. اما در ماشين هاي SR در اثر تحريك متوالي فازهاي ماشين نيروهاي نامتقارني به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحريك متناوب استاتور ميگردد كه منجر به ايجاد سر وصدا ونويز مي شود .
تحريك متوالي فازهاي ماشين بر روي دندانه هاي استاتور ، نيرويي بر دندانه هاي رتور اعمال مي كند كه سبب كشش بين آن دندانه ها شده و با نيروي واكنشي از طرف دندانه هاي رتور بر روي دندانه هاي استاتور همراه خواهد بود كه سبب مي گردد در هنگام عملكرد موتورهاي سوئيچ رلوكتانسي سر و صدا و نويز صوتي زيادي در بدنه استاتور بوجود مي آيد.

 

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت