Оптимізаційні задачі електромеханіки та їх розв'язування методом покоординатного пошуку

Abstract

Проектування електричних машин, створення їх оптимальних конструкцій пов'язане з деякими труднощами, які полягають у необхідності врахування проектувальником великої кількості факторів, що впливають на технічне рішення, складності виготовлення і випробування фізичної моделі електричної машини з імітацією умов, в яких вони будуть працювати. Один із шляхів подолання цих труднощів без істотного збільшення чисельності працюючих – використання можливостей сучасних комп'ютерів, що дозволяють замінити макет електричної машини його математичною моделлю, комплекс вимірювально-випробувального устаткування програмами аналізу, оптимізації та випробувань. Постійне зростання можливостей комп'ютерної техніки відкриває все нові й ширші перспективи їх використання у різноманітних сферах виробництва. При виконанні проектно-конструкторських робіт обчислювальна техніка використовується комплексно у складі систем автоматизованого проектування (САПР). Досвід експлуатації таких систем свідчить про їх високу ефективність, що досягається за рахунок поліпшення техніко-економічних показників спроектованих за їх допомогою об'єктів, значного скорочення термінів проектування, підвищення якості проектів. Наведене у роботі математичне формулювання задачі оптимізації електричної машини, проаналізовані методи розв'язування задачі оптимізації електричної машини та розроблений алгоритм і програма знаходження екстремуму цільової функції методом покоординатного пошуку дозволяють проектувати електричні машини з оптимальними показниками. The design of electric machines and the development of their optimal structures involve certain challenges. These challenges include the need for designers to consider numerous factors influencing technical solutions, the complexity of manufacturing and testing physical models of electric ma-chines, and the need to simulate operating conditions. One of the ways to address these challenges without significantly increasing workforce requirements is to utilize the capabilities of modern computers that allows for the substitution of physical prototypes of electric machines with their mathematical models, while test and measurement equipment can be replaced with analysis, optimization, and testing software programs. The continuous advancement of computer technology offers increasingly broader opportunities for its application across various industries. In design and engineering tasks, computational tools are utilized comprehensively as part of Computer-Aided Design (CAD) systems. The practical application of such systems demonstrates their high efficiency, achieved through improved technical and economic performance of designed objects, significant reductions in design timelines, and enhanced project quality. This paper presents a mathematical formulation of the optimization problem for electric machines, analyzes methods for solving such optimization problems, and develops an algorithm and program for determining the extremum of the objective function using the coordinate search method. These advancements enable the design of electric machines with optimal performance characteristics.