Nonlineer elektromanyetik problemlerin sonlu elemanlar yöntemi ile çözümünde malzeme karakteristiklerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 79122
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ŞENOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğru akım motorları, Modelleme, Paket programlar, Direct current motors, Modelling, Packaged softwares
- Yıl: 1998
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Doğru akım makinalannın kaçak alan analizi, sayısal olarak, sonlu farklar yöntemi ile yapılmaktaydı. Fakat günümüzde, sonlu elemanlar yöntemi için geliştirilen paket programlarının sağladığı kolaylıktan ötürü sonlu elemanlar yöntemi tercih sebebi olmuştur. Tasarım aşamasında doğru akım makinalannın kutup yüzey şekli oldukça önemli bir faktördür. Sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan incelemelerde, kutup yüzey şeklinin kübik spline gibi bir eğri modelleme yöntemi ile modellenerek, optimizasyonunun anlatıldığı çalışmalar yapılmıştır. Ancak problem lineer olarak incelenmiştir. Bu çalışmada yapay sinir ağlan sonlu elemanlar yönteminde kullanılarak, doğru akım makinalannın kaçak alan incelemesi yapılmıştır. Kutup ayağı için kullanılan malzemenin mıknatıslanma karakteristiği yapay sinir ağlan ile modellenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ile nonlineer olarak incelenen alan hesabı sonucunda hava aralığı optimize edilmiştir. En uygun kutup yüzey şekli belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve doğruluğu ispatlanmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi ile nonlineer alan problemlerinin çözümü yapılırken, elektriksel malzemelerin mıknatıslanma eğrilerinin modellenmesinde, kübik spline yöntemi tercih edilmektedir. Yöntem, eğrinin hızlı değiştiği noktalarda büyük hata verdiğinden, eğri bu noktalardan birkaç parçaya bölündükten sonra modelleme işlemi yapılmaktadır. Bu durum modelleme maliyetini yükseltmektedir. Eğrilerin yapay sinir ağlan ile modellenmesiyle bu dezavantaj ortadan kaldırılmıştır. Yapay sinir ağlan yönteminde öğrenme işlemi için hatanın geriye yayılması algoritması kullanılmıştır. Doğru akım makinasının kaçak alan çözümü yapıldıktan sonra, boşta çalışma için eşpotansiyel noktalar grafik olarak elde edilmiştir. Hava aralığı boyunca akı yoğunluğu hesaplanarak uygun kutup yüzey şekli optimize edilmiştir. Birinci bölümde elektromanyetik alanlar hakkında genel bilgi verilip, kısmi türevli diferansiyel denklemlerin çözümünde kullanılan sayısal yöntemler açıklanmıştır, ikinci bölümde, sonlu elemanlar yöntemi ve yöntemin temel adımlan hakkında teorik bilgi verilip, iki boyutlu problemlerin sonlu elemanlar yöntemi ile çözümünde bu temel adımlar uygulanarak, örnek bir ağ yapısı üzerinde denklem sistemi çözülmüştür. Üçüncü bölümde nonlineer problemlerin sonlu elemanlar ile çözümünde nonlineer izotropik problemlere Newton Raphson yönteminin birinci dereceden elemanlar için uygulanışı verilmiştir. u-B2 eğrilerinin sayısal modellenmesinde üstel fonksiyon yaklaşımlan ve kübik spline yöntemi açıklanmıştır. Dördüncü bölümde yapay sinir ağlarının teorisi verilmiştir. Beşinci bölümde seçilen doğru akım makinasının mıknatıslanma eğrisi kullanılarak u-B2 eğrisi elde edilmiş ve bu eğri kübik spline ve yapay sinir ağlan ile modellenerek sonuçlar karşılaştınlmıştır. Altıncı bölümde, makinanın sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesinde kullanılan ağ yapısı verilmiş, lineer ve nonlineer çözümle elde edilen alan dağılımlan analitik çözümle karşılaştırılmış, hava aralığı optimize edilerek, en uygun kutup yüzey şekli belirlenmiştir. Son bölüm olan yedinci bölümde ise sonuçlar tartışılmış ve önerilerde bulunulmuştur. vu
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Leakage field analysis of direct current machines used to be calculated numerically by the finite difference method. Today, finite elements method is preferred, as computer programs for finite elements method are available. Shape of pole surface of the direct current machines is an important factor in design stage. In studies using the finite elements method, the optimization of the pole surface is explained by modeling its shape with a curve modeling method as the cubic spline. However, the problem is examined linearly. In this present study, leakage field of the direct current machines is examined by using artificial neural networks in finite elements method. Magnetization characteristic of the material used in the pole leg is modeled with artificial neural networks. The air gap is optimized as a consequence of field calculation examined nonlinearly with the finite elements method. The most appropriate shape of the pole surface is determined. Results obtained are compared with the experimental results and proved to be accurate. The cubic spline is a preferred method in the modeling of magnetization curves of electrical materials when solving nonlinear field problems with finite elements method. As the method results with large errors at the points the curve changes drastically, modeling is executed following the division of the curve into several parts at these points. This operation increases modeling cost. This flaw is corrected by modeling the curves with artificial neural networks. For learning processes in the artificial neural networks, the back-propagation training algorithm is used. After controlling the leakage field of direct current machine, equipotential points are obtained graphically for working on noload. Appropriate pole surface shape is optimized by calculating the flux density across the air gap. In the first chapter, general information on electromagnetic field is presented and numerical methods used to solve differential equations with partial derivatives are explained. In the second chapter, theoretical information on the finite elements method and its basic steps are presented and these are applied for solving two dimensional problems with the finite elements method in an example where the equation system is solved on a net system sample. In the third chapter, the application of Newton-Raphson method on first-order elements when solving nonlinear problems with the finite elements method for nonlinear isotropic problems is presented. Exponential functions approach and cubic spline method are explained in numerical modeling of u-B2 curves. At fourth chapter, artificial neural networks theory is presented. In the fifth chapter, the u-B2 curve is obtained by using the magnetization curve of the chosen direct current machine This curve is then modeled with cubic spline and artificial neural networks and the results are compared. In the sixth chapter, mesh pattern used for modeling the machine with the finite elements method is given; field distributions obtained by the analytic solution and the most appropriate pole shape is defined by optimizing the air gap. In the seventh chapter, which is the last one, results are discussed and suggestions are offered. ?».ti- V i İr vııı <,f
Benzer Tezler
- Solution of field problems by the finite element method
Sonlu elemanlar yöntemi ile transformatörlerde alan problemlerinin hesaplanması
RECEP TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Solution of electromagnetic problems by using transmission line matrix method
İletim hattı matrisi metodu kullanılarak elektromanyetik dalga problemlerinin çözümü
MURAT KORAY AKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN TOKER
- 4-N,N- dimethylamino 3-Acetamidonitrobenzene (DAN) çekirdekli optik fiber yapıda ikinci harmonik üretim veriminin analizi
Başlık çevirisi yok
CELAL YILDIZ
Doktora
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEDAT ÖZSOY
- Sinir demetinin elektrofiziği
Başlık çevirisi yok
İRFAN KÖŞGEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL SÖKMEN
- Kristal özlü fiberde radyasyon modunda ikinci harmonik üretimi verimlilik analizi
Radiation mode second harmonic generation efficiency analysis of crystal cored fibers
HALİM HALDUN GÖKTAŞ