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 :
– پیشگفتار …………………………………………………………………………….……..…… ۱
۱- تاریخچه موتور سوئیچ رلوکتانسی ..……………………………………………….…………………… ۲
۲- کاربردهای مختلف موتور سوئیچ رلوکتانسی………………………………………….…………..……… ۲
۳- معایب موتورهای سوئیچ رلوکتانسی………………………………………………….….………..…… ۳

فصل اول : ساختار موتورهای سوئیچ رلوکتانسی و روشهای تحلیل الکترومغناطیسی آنها ..……………….……..…… ۶

۱-۱- معرفی ساختار موتور سوئیچ رلوکتانسی و عملکرد آن .…………………………………………….…… ۷
۱-۱-۱- ساختار موتور سوئیچ رلوکتانسی..………………………………………………………………… ۷
۱-۱-۲-خصوصیات موتور سوئیچ رلوکتانسی.……………………………………………………..…….۱۱
۱-۱-۳- تولید گشتاور و مودهای عملکرد……………………………………………..……………….… ۱۲
۱-۱-۴- مشخصه مغناطیسی غیر خطی ماشین……………………………………………………..….…. ۱۷
۱-۱-۵- مدارهای کانورتر.………………………………………………………………………….… ۱۹
۱-۱-۶- ریپل گشتاور و لرزش درموتور سوئیچ رلوکتانسی..………………………………………………… ۲۰
۱-۲-۱- معادلات ولتاژ، شار مغناطیسی وگشتاور ماشین سوئیچ رلوکتانس……………………………………… ۲۱
۱-۲-۲- روشهای مختلف تحلیل الکترومغناطیسی ماشین سوئیچ رلوکتانسی.………………………………….… ۲۲
۱-۲-۲-۱- روشهای عددی تحلیل الکترومغناطیسی.….………………………………………………….…۲۲
۱-۲-۲-۲- روشهای تقریبی تحلیل الکترومغناطیس.…………………………………………………….… ۲۵

فصل دوم : تخمین و پیش بینی نویز صوتی..………………………………………………………….… ۲۹

۲-۱-کمیت ها واستانداردهای کاربردی.………………………………………………………………… ۳۰
۲- ۲-منابع تولید ویبراسیون ونویز اکوستیک در SRM ……………………ا………………………….…… ۳۲
۲-۳- مکانیزم ویبراسیون های منبع الکترومغناطیسی……………………………………………………… ۳۴
۲- ۴-روش عمومی تخمین ویبراسیون و نویز..……………………………………………………….…… ۳۶
۲-۵- مرور تحلیل رویکردهای موجود.…………………………………………………………..……… ۳۷
۲-۶- فاکتورهای موثر برروی دقت مدل ها وفرضیات ……………………………………………………… ۴۲
۲-۷- – توصیف مدل تحلیلی پیشنهاد شده………………………………………………….…….……… ۴۴
۲- ۸-راهکارهائی برای طراحی موتور با نویز پایین ………………………………………………………… ۴۹
۲-۹- نتیجه گیری ..……………………………………………………………………….…….… ۵۱

فصل سوم : مروری برشبکه های عصبی مصنوعی……………………………………………………..…… ۵۲

۳-۱- مقدمه.……………………………………………………………………………………… ۵۳
۳- ۲-ساختار و عملکرد نرونها در مغز …………………………………………………………………… ۵۳
۳-۳-تاریخچه شبکه های عصبی.…………………………………………………….………………… ۵۴
۳- ۴-مدل نرون………….……………………………………………………….………………… ۵۵
۳-۴-۱ – مدل تک ورودی.…………………………………………………………………………… ۵۵
۳-۴-۲- مدل چند ورودی.…………………………………………………………………………… ۵۸
۳-۴- ۳-ساختار شبکه های عصبی……………………………………………………………………… ۵۹
۳-۴-۳- ۱-شبکه تک لایه..…………………………………………………………………………… ۵۹
۳-۴-۳-۲-شبکه های چند لایه……………………………………………………………………… ۶۰
۳-۴-۳-۳-تعریف لایه خروجی.……………………………………………………………………… ۶۱
۳-۴- ۴-شبکه های پسخور یا برگشتی…………………………………………………………………… ۶۱

۳-۵-شبکه های عصبی پرسپترون…………………………………………………………….……… ۶۳
۳-۵- ۱-معادله یادگیری در حالت کلی………………………………………………………….……… ۶۴
۳-۵- ۲-یادگیری شبکه..…………………………………………………………………….……… ۶۴
۳-۵-۲-۱-یادگیری با ناظر ………………………………………………………………….……… ۶۵
۳-۵-۲-۲-یادگیری بدون ناظر.……………………………………………………………….……… ۶۶
۳-۵-۳-قانون یادگیری پرسپترون (SLPR) .……………ا……………………………………………… ۶۶
۳-۵-۳- ۱-شبکه پرسپترون با بیش از یک نرون و ۲R= .………ا………………………………….……… ۶۸
۳-۵-۳-۲-قانون یادگیری شبکه پرسپترون ……………………………………………………………… ۶۸
۳-۵-۳-۳-قانون یادگیری شبکه پرسپترون تک لایه به صورت دسته ای..……………………………………… ۷۱
۳-۵-۴-بررسی همگرایی الگوریتم SLPR ………………ا………………………………..….………… ۷۲
۳-۵-۴- ۱-نکات مهم ………………………………………………………………..……..……….. ۷۴
۳-۵-۴-۲-محدودیتهای SLPR …………ا………………………………………………….…..…… ۷۴
۳-۵- ۵-شبکه پرسپترون چند لایه( MLP )…………………ا…………………..…………….…..…… ۷۵
۳-۶- الگوریتم LM ..………ا……………………………………………………………………… ۷۵
۳-۶-۱- مقدمه.……………………………………………………….………………….…………۷۵
۳-۶-۲- الگوریتمهای بهینه سازی.…………………………………………………………………… ۷۵
۳-۶-۲-۱-روش تندترین شیب..……………………………………..……………………….……… ۷۶
۳-۶-۲-۲-روش نیوتن..…………………………………………..………………………….……… ۷۹
۷۹ ………………………………………………….. (Levenberg-Marquardt) LM الگوریتم-۳-۲-۶-۳
۸۰ ..……….………………………………………………(Basic Algorithm)الگوریتم اساسی-۱-۳-۶-۳
۳-۶-۳-۲-شاخص عملکرد و محاسبه ژاکوبین………………….………………………………………… ۸۲

فصل چهارم : تخمین وپیش بینی مودهای طبیعی استاتور با استفاده از شبکه عصبی.……………………………… ۸۳
۴-۱- مقدمه ……………………………………………………………………………………… ۸۴
۴-۲- تحلیل پاسخ سیستم با استفاده از روش اجزاء محدود..………………………………………………… ۸۵
۴-۳- انتخاب شبکه عصبی مناسب و مقایسه آنها…………..…………………………………….………… ۹۴
۴-۴- نتایج حاصل از بکارگیری شبکه عصبیLM .…………………………ا………………….…………۱۳۰

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات ..………………….…………………………………………… ۱۴۰

۵-۱-نتیجه گیری.………………………………………………………………………………… ۱۴۱
۵-۲- پیشنهادات.………………………………….……………………………………………… ۱۴۲
ضمیمه(A)………..……………………………………ا……………………………………… ۱۴۴

ضمیمه (B)…………………………………….…………………ا…………………………… ۱۴۹

مراجع…………………………………………………………………………………………… ۱۵۱

چکیده

موتورهای سوئیچ رلوکتانسی دارای مزایایی نسبت به دیگر موتورهای الکتریکی می باشند که آنها را به عنوان گزینه مناسبی برای بکارگیری در صنعت به خصوص در مواردی که شرایط محیطی سخت و دمای بالای محیط وجود دارد ، تبدیل کرده است . اما در این موتورها در اثر تحریک متوالی فازها نیروهای نامتقارنی به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحریک متناوب استاتور میگردد که منجر به ایجاد سر وصدا ونویز می شود .
تحریک متوالی فازهای ماشین بر روی دندانه های استاتور ، نیرویی بر دندانه های رتور اعمال می کند که سبب کشش بین آن دندانه ها شده و با نیروی واکنشی از طرف دندانه های رتور بر روی دندانه های استاتور همراه خواهد بود که سبب بروز نویز صوتی در بدنه استاتور شده و بکارگیری این موتورها را در صنعت با مشکل روبرو کرده است .
هر قدر فرکانس این تحریک تناوبی استاتور به فرکانس های مود طبیعی نوسانی استاتور نزدیکتر باشد میزان سر و صدا بیشتر خواهد بود ودرصورتیکه فرکانس تحریک تناوبی استاتور با فرکانس مود طبیعی نوسانی استاتور یکسان گردد سبب تشدید و از هم گسیختگی بدنه استاتور می گردد . در نتیجه کاهش نویز صوتی تولیدی برای این دسته از موتورها در صنعت امری مهم محسوب می گردد . جهت جلوگیری از بروز این مشکل در فاز طراحی موتورهای سوئیچ رلوکتانس باید برای هر یک از ابعاد کاندید ، مودهای نوسانی استاتور بدست آورده شده و با فرکانس تحریک تناوبی پوسته استاتور مقایسه گردد تا همواره از همنوائی این فرکانس ها جلوگیری شده و نویز ماشین در حد کم و قابل قبولی باشد .
برای تعیین مودهای نوسانی استاتور از روش اجزاء محدود و یا روشهای تقریبی می توان استفاده کرد . روشهای اجزاء محدود بسیار دقیق می باشند ولی بدلیل طولانی بودن محاسبات و نیز وقت گیر بودن برای طراحی ماشین نامناسب هستند . روش های تقریبی نیزدارای دقت خوبی نیستند .
روشی که در این پایان نامه پیشنهاد شده است استفاده از شبکه های عصبی برای تخمین و پیش بینی فرکانس های مود طبیعی استاتور ماشین میباشد . بدین ترتیب که برای نمونه هایی از موتورهای سوئیچ رلوکتانسی با ابعاد کاندید استفاده از روش اجزاء محدود فرکانس های مود طبیعی استاتور را استخراج کرده و بعد از انتخاب شبکه عصبی مناسب و کارا ، فرکانس های استخراج شده را به شبکه عصبی مورد نظر آموزش داده تا فرکانس های مودهای طبیعی استاتور برای موتورهائی با ابعاد دیگر تخمین و پیش بینی گردند.

پیشگفتار

۱- تاریخچه موتور سوئیچ رلوکتانسی
ایده اصلی موتور سوئیچ رلوکتانسی درسال ۱۸۳۸ مطرح شد ، اما این موتور تا زمان توسعه الکترونیک قدرت و امکان طراحی الکترومغناطیسی به کمک کامپیوتربطور عملی مورد استفاده قرار نگرفت . از اواسط دهه ۱۹۶۰ پیشرفتهای مذکور شروع جدیدی را برای موتور سوئیچ رلوکتانس رقم زدند و با ظهور سوئیچهای نیمه هادی سریع با راندمان بالا و پرقدرت و همچنین پیشرفت در صنعت مدارهای مجتمع آنالوگ و دیجیتال استفاده از این نوع ماشین درچند سال اخیر در بازه وسیعی از کاربردهای صنعتی و خانگی مورد توجه زیادی قرار گرفته است بطوریکه قابلیت رقابت با درایوهای AC,DC دیگر از جمله درایوهای DC بدون جاروبک (BDCM) را داشته باشد . با توجه به ساختار این موتور می توان به موارد زیر بعنوان مزایای آن اشاره کرد:
۱) رتور آن ساده بوده و مراحل ساخت نسبتا کمی دارد. همچنین دارای اینرسی پایینی است .
۲) سیم پیچ استاتور ساده است .
۳) قسمت بیشتر تلفات حرارتی دراستاتور می باشد که انتقال حرارت از آن ساده تر از رتور است .
۴) چون مغناطیس دائم روی رتور وجود ندارد ماکزیمم حرارت مجاز رتور بیشتراز موتورهای مغناطیس دائم است.
۵) گشتاور ، مستقل از جهت تزریق جریان به فازهاست . برای کاربردهای خاص این باعث کاهش تعداد نیمه هادیهای قدرت لازم درکنترل کننده می شود.
۶) درشرایط ایجاد نقص ، ولتاژ اتصال باز و جریان اتصال کوتاه صفر یا خیلی کوچک است .
۷) بیشتر مدارات کانورتری که با مــوتور سوئیچ رلوکتانسی بکار میروند نسبت به نقص اتصال کوتاه بدلیل اتصال همزمان سوئیچ های روی یک پل (Shoot- through) ایمن هستند.
۸) گشتاور راه اندازی بدون مسئله جریانهای یورشی می تواند خیلی زیاد باشد . بعنوان مثال درموتورهای القایی این جریانها باعث جریان راه اندازی بالا درلغزش زیاد می شود.
۹) عملکرد درسرعتهای فوق العاده بالا امکان پذیر است .
۱۰) مشخصه گشتاور – سرعت راحتتر از موتورهای القایی و مغناطیس دائم می تواند با کاربردهای خاص تطبیق داده شود .
از جمله کاستی های این موتور می توان به وجود نداشتن تحریک مغناطیس دائم ( درمقایسه با PM,BDCM ) اشاره کرد که بار تمام تحریک لازم را بعهده سیم پیچ استاتور می گذارد و درنتیجه تلفات مسی در واحد افزایش می یابد . مهمترین عیب این موتور طبیعت ضربانی و ناهموار تولید گشتاور درآن است .

۲- کاربردهای مختلف موتور سوئیچ رلوکتانسی
درایو سرعت متغیر این نوع موتور هر چند هنوز مورد استفاده وسیع قرار نگرفته است ، اما کاربردهای متفاوتی از آن گزارش شده که درادامه تعدادی از آنها نام برده می شود . از جمله کاربردهای خاص می توان به سیستم برق هواپیما ( بدلیل قابلیت اطمینان بالا )، بعنوان پمپ در توربین های گازی، ژنراتورهای بادی و خودروهای الکتریکی اشاره کرد .
اخیرا شرکت Emetron حدود ۲۰ نوع موتور سوئیچ رلوکتانسی با توان W50 تا KW720 طراحی و ساخته است . بعنوان تعدادی از کاربردهای مورد نظر این شرکت می توان به قوه محرکه لوکوموتیو الکتریکی KW)720) ، کمپرسور برای سیستم های نیوماتیکی KW)5) ، ماشین لباسشوئی ، پمپ آب ، موتور تک فاز برای کاربرد دروسایل آشپزخانه ، تهویه مطبوع ، کمپرسور برای وسایل گرمایش و سرمایش و برش چوب اشاره کرد. همچنین دراین شرکت یک نوع صنعتی از این موتور با راندمان بالا Kw,3000rpm)5) برای کاربردهای عام تولید شده است .
شرکتهای دیگری که دراین زمینه فعالیت داشته اند عبارتند از GEC انگلیس که این موتور را دریک ماشین متحرک ریلی بکار برده است ، شرکت GE که بعنوان استارتر – ژنراتور موتور هواپیما از این موتور استفاده کرده است . این موتور توسط British Jeffery برای کاربرد کششی درمعدن ذغال بکار برده شده ست .
موارد کاربرد احتمالی موتور سوئیچ رلوکتانسی درآینده بصورت فهرست وار در سطور زیر ذکر می شود ؛
– اتوماسیون کارخانجات : کاربردهای صنعتی که احتیاج به کنترل سرعت یا موقعیت دارند .
– وسایل نقلیه الکتریکی و غیر الکتریکی : موارد کاربرد دروسایل نقلیه الکتریکی و کاربردهای جدید موتورهای الکتریکی دراتومبیل های مدرن که بخصوص نیاز به قابلیت اطمینان بالا دربرابر نقائص احتمالی دارند .
– لوازم خانگی : طراحی های مدرن درلوازم خانگی موجب نیاز روزافزون به موتورهای سرعت متغیر شده است .
– نساجی
– ماشین ابزار
– ماشین های ادارات شامل درایوهای دیسک نرم و سخت و درایوهای دیسک لیزری، پرینترها ، دستگاه های کپی و فاکس و …
– کاربردهای هوا – فضا

۳- معایب موتورهای سوئیچ رلوکتانسی
همانطور که اشاره شد موتورهای سوئیچ رلوکتانسی دارای مزایای زیادی نسبت به دیگر موتـورهای الکتریکی می باشند که بازدهی بالا ، نسبت گشتاور به جریان زیاد ، ساختمان رتور و استاتور ساده ، قیمت و هزینه نگهداری پائین و قابلیت اطمینان بالااز جمله آنهاست . ضمنا دمای آهن رتور زیاد افزایش نمی یابد و به آسانی خنک می شود . همچنین از آنجا که تولید گشتاور در هر فاز نسبت به فازهای دیگر مستقل است در نتیجه قابلیت اطمینان بکارگیری آن بالاست. اما در ماشین های SR در اثر تحریک متوالی فازهای ماشین نیروهای نامتقارنی به پوسته استاتور وارد شده و باعث تحریک متناوب استاتور میگردد که منجر به ایجاد سر وصدا ونویز می شود .
تحریک متوالی فازهای ماشین بر روی دندانه های استاتور ، نیرویی بر دندانه های رتور اعمال می کند که سبب کشش بین آن دندانه ها شده و با نیروی واکنشی از طرف دندانه های رتور بر روی دندانه های استاتور همراه خواهد بود که سبب می گردد در هنگام عملکرد موتورهای سوئیچ رلوکتانسی سر و صدا و نویز صوتی زیادی در بدنه استاتور بوجود می آید.

 

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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط