Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice PROIECTAREA OPTIMALĂ A DISPOZITIVELOR ELECTROMAGNETICE PODE Disciplină obligatorie An IV ET CURS 1 Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR e-mail: Claudia.Pacurar@ethm.utcluj.ro
2/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR 3 ore Structura disciplinei Curs vineri 10-13 sala 16A 4 ore Laborator marți 12-16 sala 16A
3/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice = dispozitive electromagnetice de înaltă şi foarte înaltă performanţă Conceptul de optimizare este direct legat de una din trăsăturile fundamentale ale fiinţei umane: a ASPIRAŢIA SPRE PERFECŢIUNE Mai performant Mai ieftin Mai eficient Mai bun OPTIMIZARE Mai rapid etc Mai mic Mai mare
4/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Căi de realizare a optimizării Empirică conform principiului bunului simţ tehnic Ştiinţifică utilizând tehnici matematice fundamentate Observaţie: Experienţa dobândită prin bun simţ tehnic joacă un rol foarte important în bunul mers al procesului de optimizare realizat prin metode ştiinţifice! Esenţa optimizării = îmbunătăţirea performanţelor echipamentului
5/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Obiectivele cursului Cunoașterea principiilor fundamentale de proiectare optimală a dispozitivelor electromagnetice; Familiarizarea cu diferite tipuri de concepte, teorii și metode de optimizare; Utilizarea programelor software dedicate proiectării optimale a dispozitivelor electromagnetice.
6/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Conţinutul cursului Probleme inverse electromagnetice Tehnici numerice de optimizare Noţiuni de parametrizare geometrică Metode de analiza a sensibilităţii Metode deterministe de căutare a optimului. Criterii de convergenţă Algoritmi genetici. Noţiuni fundamentale Optimizare multi-obiectiv Pachete software de optimizare
7/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 1 Curs introductiv Curs 2 Probleme inverse electromagnetice Curs 3 Tehnici numerice de optimizare I Curs 4 Tehnici numerice de optimizare II Curs 5 Noţiuni de parametrizare geometrică I PLANIFICAREA CURSURILOR Curs 6 Noţiuni de parametrizare geometrică II Curs 7 Metode de analiză a sensibilităţii I Curs 8 Metode de analiză a sensibilităţii II Curs 9 Metode de analiză a sensibilităţii III Curs 10 Pachetul de programe OPERA-2D Curs 11 Pachetul software OptimCond Curs 12 Programul software CIBSOC Curs 13 Programul software ABSIF Curs 14 Curs final recapitulativ
8/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Bibliografie curs www.users.utcluj.ro/~claudiar/ 1. Vasile Ţopa Rezolvarea problemelor inverse electromagnetice prin tehnici de optimizare, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca, 1998. 2. Călin Munteanu, Metode numerice de analiza a campului electromagnetic. Metoda elementului de frontiera, Editura Casa Cărţii de Sţiinţă, Cluj Napoca, 1997. 3. Vasile Ţopa, Călin Munteanu, Johan Deconinck, Gilbert De Mey, Emil Simion, Optimal Design of the Electromagnetic Devices using Numerical Techniques, VUBPRESS Brussels, Belgia, ISBN 90-5487-288-8, 2000. 4. G. Vanderplaats Numerical Optimization Techniques for Engineering Design, Vanderplaats Research & Development Inc., USA, 2001. 5. G. Vanderplaats Multidiscipline Design Optimization, Vanderplaats Research & Development Inc., USA, 2007. 6. P. Neittaanmaki, M. Rudnicki, A. Savini, Inverse Problems and Optimal Design in Electricity and Magnetism, Claredon Press, Oxford, 1996. 7. D.E. Goldberg Genetic Algorithms in Search Optimisation and Machine Learning, Addison-Wesley, Publishing Company, USA, 1989. 8. K. Deb Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms, John Wiley & Sons, 2001.
9/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 1 Curs introductiv Prezentarea disciplinei Conţinutul cursului Planificarea cursurilor Prezentarea surselor bibliografice Descrierea cursurilor Prezentarea activităţilor aferente orelor de laborator Modalităţi şi strategii de evaluare Detalii examen Criterii de notare Curs 2 Probleme inverse electromagnetice Introducere Formularea generală a unei probleme inverse electromagnetice (PIE) Metodologia de rezolvare a PIE Metode specifice de sinteză Metode specifice de optimizare
10/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 3 Tehnici numerice de optimizare I Introducere Tehnologii şi concepte fundamentale Rezolvarea problemelor de optimizare neliniare fără restricţii Metode stohastice de căutare a optimului Metoda algoritmului genetic Metode deterministe de căutare a optimului Metoda simplă de gradient Curs 4 Tehnici numerice de optimizare II Metoda gradienţilor conjugaţi Metoda matricelor variabile (metoda cvasi-newton) Determinarea valorii optime a pasului de deplasare pe o direcţie Rezolvarea problemelor de optimizare neliniare cu restricţii Metode indirecte de rezolvare
11/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 5 Noţiuni de parametrizare geometrică I Introducere Descrierea parametrică a unui dispozitiv electromagnetic Formularea parametrică a problemelor de optimizare a formei Metode de interpolare Curs 6 Noţiuni de parametrizare geometrică II Generator de reţea de discretizare utilizat în rezolvarea problemelor de optimizare a formei prin metode de tip HODOM Posibilităţi de parametrizare geometrică în OPERA-2D Concluzii
12/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 7 Metode de analiză a sensibilităţi I Introducere Definiţia sensibilităţii Metode de calcul a sensibilităţii Metoda diferenţelor finite Metoda analitică şi semi-analitică Metoda aproximării continue Curs 8 Metode de analiză a sensibilităţi II Evaluarea derivatelor matricelor elementare Derivata în raport cu un parametru geometric Derivata în raport cu un parametru electro-fizic
13/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 9 Metode de analiză a sensibilităţi III Rezolvarea problemelor de optimizare a formei utilizând metode de căutare de tip determinist Formularea problemelor de optimizare a formei unei interfeţe de separaţie Exemple de aplicare a metodei Curs 10 Pachetul de programe OPERA-2D Introducere Descrierea pachetului de programe OPERA-2D pentru analiza numerică a câmpului electromagnetic Descrierea interfeţei dintre porgramul OPERA-2D şi modulul de optimizare prin metoda algoritmului genetic Exemple de aplicare a metodei
14/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 11 Pachetul software OptimCond Descrierea pachetului software OptimCond Determinarea amplasării optime a conductoarelor bobinajelor spiralate Exemple de optimizare Curs 12 Pachetul software CIBSOC Prezentarea modulelor pachetului software CIBSOC pentru calculul inductivităţii bobinelor spirală şi optimizarea configuraţiei acestora Determinarea configuraţiei optime a bobinelor spirală Exemple. Aplicaţii
15/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Curs 13 Pachetul software ABSIF Descirerea pachetului software ABSIF pentru analiza în înaltă frecvenţă a bobinelor spirală Determinarea configuraţiei optime a bobinelor spirală în înaltă frecvenţă Exemple. Aplicaţii Curs 14 Curs recapitulativ Sinteza informaţiilor Concluzii Discuţii libere
16/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Laborator Partea I Aplicaţii în ANSYS Maxwell 14 Laborator 1 și 2 Aplicaţii în electrostatică Laborator 3 Aplicaţii în câmp magnetic static şi staţionar Laborator 4 Aplicaţii în câmp magnetic variabil în timp
17/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Partea a II-a - Proiect Laborator 5 și 6 Implementarea propriului proiect în programul Maxwell 3D: alegerea unui model implementarea modelului pentru soluţionare optimizarea modelului descrierea proiectului: document word; Laborator 7 prezentarea proiectului în format.ppt (Microsoft Power Point).
18/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Bibliografie laborator și proiect 1. Răcășan Adina, Munteanu Călin, Țopa Vasile, Păcurar Claudia, Constantinescu Claudia, Modelarea numerică a câmpului electromagnetic, Îndrumător de laborator, vol. I, Editura U.T. Press, ISBN 978-606-737-195-6, ISBN 978-606-737-196-3 vol. I, 228 pagini, 2016 2. Păcurar Claudia, Țopa Vasile, Analiza, modelarea şi proiectarea optimală a bobinelor spirală din circuite integrate micrometrice, Editura U.T. Press, Cluj-Napoca, România, ISBN 978-606-737-007-2, 246 pagini, 2014.
3. Răcășan Adina, Păcurar Claudia, Munteanu Călin, Țopa Vasile, Aplicaţii de modelare numerică în câmp electromagnetic, Editura Politehnica, Colecţia Electrotehnica, Timişoara, România, ISBN 978-606-554-601-1, 276 pagini, 2013. 4. Răcășan Claudia, Țopa Vasile, Răcășan Adina, Munteanu Călin, Modelarea numerică a câmpului electromagnetic, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj- Napoca, România, ISBN 978-973-133-170-6, 439 pagini, noiembrie 2007. 19/21 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Ş.l.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR
20/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Observaţii: Nota 10 (zece) obţinută pe parcursul semestrului - se implementează aplicaţiile corect, folosind îndrumătorul fără indicaţii suplimentare - răspund la 3 întrebări legate de aplicaţia implementată - proiectul este evaluat cu nota 10 ACEASTA POATE REPREZENTA NOTA FINALĂ DE LA EXAMEN!!!
21/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR Prezenţa: Examen la curs nu este obligatorie la laborator este obligatorie (recuperare gratuită 1 laborator din 7) Observaţie: fără toate prezenţele la laborator nu se intră în examen!!! Examen: probă scrisă test grilă (întrebări din tematica cursului) Necesar: DOAR pix albastru (pentru rezolvarea testului) şi roşu (pentru corectarea testului) Corectarea examenului autoevaluare (fiecare îşi corectează testul şi se notează), apoi evaluare (verific corectarea şi stabilesc nota finală la test) Nota examen (N): media aritmetică dintre nota de la proba scrisă (E) şi media aritmetică (A) a notelor de la laborator (L) și proiect (P): N E + A = 2 L+ P A = 2 Observaţie: Nota finală poate fi şi media aritmetică a notelor primite la orele de laborator și nota obținută la proiect
Vă mulţumesc!!! 22/22 Proiectarea optimală a dispozitivelor electromagnetice Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR