1. Razvoj sferičnega magnetoreološkega aktuatorja za haptične aplikacije : doktorska disertacijaJakob Vizjak, 2024, doctoral dissertation Abstract: V doktorski nalogi je obravnavana problematika razvoja sferičnega aktuatorja, ki za svoje
delovanje izrablja magnetoreološki pojav magnetne tekočine. Gre za močno povišanje
viskoznosti pod vplivom magnetnega polja. Predvidena končna uporaba aktuatorja je v
haptičnih aplikacijah. Aktuator je sestavljen kot krogelni sklep statorja z votlino in
sferičnega rotorja, na katerega je pritrjena krmilna palica. V stator je vgrajena tuljava za
vzbujanje magnetnega polja. Razvoj aktuatorja je potekal v več korakih. Prvi je bil sestava
osnovnega tridimenzionalnega modela aktuatorja s parametriziranimi dimenzijami glede na
določene mehanske in magnetne zahteve. Določeni so bili štirje prosti parametri (s
postavljenimi spodnjimi in zgornjimi mejami). Njihove vrednosti so bile poiskane v drugem
koraku razvoja. To je bila optimizacija geometrije modela. Za ta namen je bila formirana
ciljna funkcija, z minimizacijo katere so bile poiskane vrednosti prostih parametrov. Ciljna
funkcija je bila postavljena tako, da je bila iskana rešitev, ki zagotavlja maksimalen navor
ob čim manjših dimenzijah aktuatorja in ustreznih magnetnih razmerah, na ključnih mestih
v aktuatorju. Za optimizacijo je bil uporabljen algoritem diferenčne evolucije. Sestava
modelov in optimizacija sta bila izvedena s kombinacijo programskih orodij Simulia Opera
in Matlab. V tretjem koraku je bila na podlagi rezultatov optimizacije opravljena numerična
analiza optimiziranega modela. Pri tem je bila izračunana odvisnost zavornega navora
aktuatorja v odvisnosti od toka skozi tuljavo. Četrti korak je bil prilagoditev
tridimenzionalnega modela možnostim fizične izvedbe aktuatorja. Osnova za prilagojen
model je bil predhodno izračunan optimiziran model. Na prilagojenem modelu je bila
izvedena numerična analiza za določitev odvisnosti zavornega navora od toka skozi tuljavo.
Na podlagi prilagojenega modela je bil v petem koraku izdelan fizični prototip. V zadnjem
koraku so bile nad prototipom izvedene meritve odvisnosti navora od toka skozi tuljavo
aktuatorja. Rezultati meritev so bili primerjani z rezultati numeričnih analiz na prilagojenem
modelu.
Keywords: Magnetoreološka tekočina, sferični aktuator, haptični vmesnik, metoda
končnih elementov (MKE), krmilna palica, diferenčna evolucija (DE)
Published in DKUM: 01.10.2024; Views: 0; Downloads: 55
 Full text (6,94 MB) |
2. Matematični model hibridnega sončnega sistema in optimizacija proizvodnje električne in toplotne energije : doktorska disertacijaKlemen Sredenšek, 2024, doctoral dissertation Abstract: Doktorska disertacija obravnava matematično modeliranje hibridnega sončnega sistema in optimizacijo proizvodnje električne in toplotne energije. Hibridni sončni sistemi predstavljajo inovacijo na področju fotonapetostnih sistemov, saj delež sončnega sevanja, ki se pretvori v toplotno energijo na površini hibridnih sončnih modulov shrani v hranilnik toplotne energije. Z odvzemom toplotne energije se zmanjša temperatura hibridnih sončnih modulov in s tem poveča izkoristek pretvorbe sončne energije v električno energijo. Hibridni sončnih sistemi tako ne le proizvedejo več električne energije kot fotonapetostnih sistemi, ampak proizvedejo še dodaten delež toplotne energije. Matematični model hibridnega sončnega sistema, ki ga obravnava doktorska disertacija je razdeljen na tri podsisteme (električni in toplotni podsistem hibridnega sončnega modula ter toplotni podsistem hranilnika toplotne energije). Električni podsistem hibridnega sončnega modula je predstavljen z nadomestnim električnim vezjem dvo-diodnega modela sončne celice pri čemer so določeni električni parametri predstavljeni v odvisnosti od gostote moči sončnega sevanja in temperature sončne celice. Toplotna podsistema hibridnega sončnega modula in hranilnika toplotne energije sta opisana z diferencialnimi enačbami za prenos toplote. Za podrobnejši opis mehanizmov prenosa toplote je poleg toplotnih in mehanskih lastnosti materialov v toplotnem podsistemu hibridnega sončnega modula podan tudi natančen opis optičnih izgub, ki definirajo delež absorpcije, prepustnosti in odbojnosti svetlobe v odvisnosti od vpadnega kota sončnih žarkov. Rezultati matematičnega modela hibridnega sončnega sistema so ovrednoteni z meritvami na eksperimentalnem hibridnem sončnem sistemu in predstavljajo zelo visok nivo natančnosti v primerjavi z drugimi raziskavami. Za optimalno delovanje hibridnega sončnega sistema v smislu proizvodnje električne in toplotne energije je bila za iskanje nelinearnega in omejenega problema uporabljena stohastična metoda, imenovana diferenčna evolucija. Tovrstni pristop za iskanje maksimalne proizvodnje električne in/ali toplotne energije celotnega hibridnega sončnega sistema na podlagi spremembe masnega pretoka obtočnih črpalk še ni bil raziskan v nobeni literaturi.
Keywords: hibridni sončni sistem, diferenčna evolucija, električna energija, toplotna energija
Published in DKUM: 23.07.2024; Views: 235; Downloads: 118
Full text (38,52 MB) |
3. Izračun oblike proste površine magnetne tekočine v homogenem magnetnem polju : doktorska disertacijaMislav Trbušić, 2020, doctoral dissertation Abstract: Doktorska naloga obravnava problematiko izračuna oblike proste površine magnetne tekočine v homogenem in statičnem magnetnem polju. Če magnetno tekočino, ki je stabilna koloidna suspenzija magnetnih nanodelcev, izpostavimo zunanjemu magnetnemu polju, ki presega določeno kritično vrednost, se bodo na prosti površini tekočine ustvarile konicam podobne oblike. Razporeditev in višina konic bo odvisna od jakosti magnetnega polja, kot tudi od lastnosti tekočine. V nalogi sta teoretično in numerično obravnavana dva primera, in sicer primer osamljene konice v dvodimenzionalni osno simetrični postavitvi ter centralne konice v heksagonalnem periodičnem vzorcu, ki je vpeta v tri-razsežnostni prostor. V prvem primeru je vodilna enačba magnetno razširjena nelinearna Young-Laplaceova enačba, pri tem obliko proste površine opisuje polinomska funkcija v valjnem koordinatnem sistemu. Drugi primer temelji na energijskem funkcionalu, ki zajema magnetno, gravitacijsko in površinsko energijo. V tem primeru je površina aproksimirana z valovnimi funkcijami oziroma z vsoto treh ravninskih valov, katerih valovni vektorji so v kartezičnem koordinatnem sistemu krajevno premaknjeni za 2/3. Računska strategija je zastavljena na način, da se najprej ovrednoti magnetno polje v prostoru, za kar je uporabljena metoda končnih elementov in nato deformacija proste površine, pri tem je v slednjem postopku naloga zastavljena kot optimizacijski problem, ki se v primeru osamljene konice v 2D prostoru rešuje s pomočjo algoritma diferenčne evolucije, v primeru centralne konice v heksagonalni razporeditvi pa z uporabo kombinacije algoritma diferenčne evolucije in Ritzove metode. Rezultati numeričnega modela deformacije proste površine magnetne tekočine so primerjani z računskimi in merjenimi vrednostmi, ki so dostopne v literaturi, saj zadovoljivih meritev ni bilo možno izvesti. Eksperimentalno in numerično je bila ovrednotena razporeditev magnetnega polja v ravnini nad konicami magnetne tekočine, s čimer je bilo potrjeno teoretično predvidevanje, da je razporeditev magnetnega polja nad tekočino podobna razporeditvi konic na prosti površini.
Keywords: Rosensweigova nastabilnost, heksagonalna razporeditev, ferofluid, metoda končnih elementov (MKE), diferenčna evolucija (DE), energijski funkcional, Young-Laplaceova enačba, Ritzova metoda
Published in DKUM: 11.08.2020; Views: 1699; Downloads: 265
Full text (4,84 MB) |
4. Modeliranje in optimizacija napetostnih in temperaturnih razmer pri načrtovanju elementov elektroenergetskega sistemaMirza Sarajlić, 2019, doctoral dissertation Abstract: Doktorska disertacija obravnava načrtovanje in optimizacijo elementov elektroenergetskega sistema. Ti elementi morajo biti povezani v celoto, da porabnikom električne energije zagotovijo zanesljivo oskrbo in ekonomično rabo kakovostne električne energije. Obravnavani elementi elektroenergetska sistema v doktorski disertaciji so: taljive varovalke, podporni izolatorji in nadzemni goli vodniki.
Načrtovanje in optimizacija obravnavanih elementov elektroenergetskega sistema je kompleksen postopek, zaradi česa je uporabljen uspešen in robusten algoritem diferenčne evolucije pri identifikaciji potrebnih parametrov numeričnega modela posameznega elementa.
Pri taljivi varovalki je tako izvedena identifikacija toplotnih parametrov varovalke s ciljem napovedi temperature zunanjih in notranjih delov varovalke, na podlagi rezultatov laboratorijskih meritev in 3D numeričnega modela varovalke. Klasični algoritem diferenčne evolucije je primerjan s tremi modificiranimi algoritmi, ki zmanjšujejo število populacije tekom optimizacijskega procesa. Na ta način zmanjšajo tudi čas konvergence. Rezultati vseh štirih algoritmov so primerjani in podana je najboljša izbira algoritma za takšne izračune temperaturnih koeficientov. Pri podpornem izolatorju je izvedena identifikacija parametrov interpolacijskega polinoma s ciljem oblikovanja optimalne zunanje oblike pri čemer je minimizirana električna poljska jakost v notranjosti in okolici izolatorja. Pri dinamičnem modelu nadzemnega vodnika je izvedena napoved temperature vodnika, ki odločilno vpliva na dopustno obremenitev le-tega. Zato je uporabljena toplotna enačba in so opravljene meritve na realnem poligonu v realnih pogojih.
Keywords: elektroenergetski sistem, taljive varovalke, podporni izolatorji, nadzemni vodniki, optimizacija, diferenčna evolucija, električno polje, temperaturno polje
Published in DKUM: 24.09.2019; Views: 1855; Downloads: 258
Full text (4,34 MB) |
5. |
6. Postopek za določitev parametrov trifaznega transformatorja s pomočjo optimizacijeErvin Slokan, 2016, master's thesis Abstract: Magistrsko delo predstavlja pristop in način določitve parametrov trifaznega transformatorja s pomočjo optimizacije. Parametre trifaznega transformatorja navadno določimo z meritvijo ohmskih upornosti navitij, preizkusom prostega teka in preizkusom kratkega stika. Do iskanih parametrov pa lahko pridemo tudi po drugi poti, in sicer s pomočjo optimizacije. V tem primeru zapišemo matematični dinamični model transformatorja, s katerim skušamo opisati fizikalne pojave, bistvene za dinamično vedenje transformatorja. V naslednjem koraku – na podlagi časovnih potekov primarnih in sekundarnih napetosti in tokov, posnetih med vklopnim pojavom, prostim tekom in obratovanjem pod obremenitvijo – s pomočjo optimizacije poiščemo tiste vrednosti parametrov dinamičnega modela transformatorja, pri katerih je ujemanje med posnetimi in izračunanimi časovnimi odzivi izbranih spremenljivk najboljše.
Keywords: trifazni transformator, določitev parametrov, diferenčna evolucija, adaptivno zmanjševanje velikosti populacije
Published in DKUM: 11.07.2016; Views: 1761; Downloads: 181
Full text (5,02 MB) |
7. VPLIV ZUNANJE IN NOTRANJE OBLIKE IZOLATORJA Z INDIKATORJEM NAPETOSTI NA PORAZDELITEV ELEKTRIČNEGA POLJAMirza Sarajlić, 2015, master's thesis Abstract: Magistrska naloga obravnava načrtovanje izolatorja z indikatorjem napetosti. V programskem orodju MATLAB je izdelan model izolatorja z indikatorjem napetosti, nato je izveden izračun električnega polja v programskem orodju EleFAnT 2D. Model izolatorja je kompleksen, zato je za optimalno obliko notranjih in zunanjih elementov uporabljen algoritem diferenčne evolucije kot učinkovit in globalni optimizacijski algoritem. Oblika notranjih elementov izolatorja je neposredno povezana z zahtevano kapacitivnostjo indikatorja napetosti kot sestavnega dela izolatorja. Poseben poudarek je namenjen zunanji obliki izolatorja kjer je s pomočjo optimizacijskega algoritma predlagana spremenjena zunanja oblika izolatorja ob podobni dolžini plazilne poti. Pri novo načrtovanem izolatorju z indikatorjem napetosti je treba doseči, s standardom zahtevano kapacitivnost indikatorja napetosti ter dopustne vrednosti električne poljske jakosti znotraj in v neposredni bližini izolatorja.
Predstavljeni in analizirani so izračuni električnega polja in kapacitivnosti pred in po optimizaciji.
Keywords: izolator, indikator napetosti, električno polje, kapacitivnost, MATLAB, EleFAnT 2D, optimizacija, diferenčna evolucija
Published in DKUM: 28.09.2015; Views: 1811; Downloads: 203
Full text (2,80 MB) |
8. Optimizacija proizvodnje električne energije z uporabo modificiranega algoritma diferenčne evolucijeArnel Glotić, 2015, doctoral dissertation Abstract: Doktorska disertacija obravnava področje optimizacije proizvodnje električne energije iz hidroelektrarn in termoelektrarn. Nanaša se na kratkoročno obdobje in predstavlja kompleksen optimizacijski problem. Kompleksnost problema izhaja iz velikega števila odvisnih spremenljivk in številnih omejitev elektrarn. Glede na kompleksnost problema je za optimizacijo uporabljen algoritem diferenčne evolucije, ki je sicer znan kot uspešen in robusten optimizacijski algoritem.
Uspešnost delovanja algoritma diferenčne evolucije je tesno povezana z izbiro krmilnih parametrov, zmogljivost pa je mogoče izboljšati med drugim tudi s paralelizacijo algoritma. V doktorski disertaciji je predstavljen modificiran algoritem diferenčne evolucije, ki z novim načinom paralelizacije izboljša zmogljivost doseganja globalno optimalnih rešitev pri optimizaciji proizvodnje električne energije. Uspešnost delovanja algoritma pa je izboljšana tudi z novim načinom dinamičnega spreminjanja velikosti populacije. S tem se poleg doseganja kvalitetnejših rešitev v primerjavi s klasičnim algoritmom diferenčne evolucije doseže hitrejša konvergenca postopka oz. se skrajša čas optimizacijskega procesa.
Rešitve, ki so predstavljene v disertaciji, so poleg preverjanja na testnih modelih elektrarn, uporabljenih v številnih strokovnih in znanstvenih publikacijah, preverjene tudi na modelih realnih elektrarn. Pri optimizaciji proizvodnje električne energije iz hidroelektrarn in termoelektrarn je zasledovanih več kriterijev: zadovoljitev dane sistemske zahteve oz. voznega reda, minimiziranje porabe vode na enoto proizvedene električne energije, znižanje oz. eliminiranje prelivanja vode, zadovoljitev končnih stanj rezervoarjev hidroelektrarn ter minimiziranje stroškov energenta in emisij pri termoelektrarnah.
Keywords: Optimizacija, hidroelektrarne, termoelektrarne, sistemska zahteva, diferenčna evolucija, paralelni algoritem
Published in DKUM: 24.04.2015; Views: 2902; Downloads: 451
Full text (8,93 MB) |
9. OPTIMIZACIJA PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE V SPODNJESAVSKIH HIDROELEKTRARNAHAndrej Koren, 2014, master's thesis Abstract: Magistrska naloga obravnava optimizacijo proizvodnje električne energije v verigi hidroelektrarn. Optimizacija temelji na modelu pretakanja vode v verigi hidroelektrarn. Model verige hidroelektrarn sestavljajo modeli elektrarn, ki upoštevajo obratovanje z največjim izkoristkom v skladu s školjčnimi diagrami. Model pretakanja vode v verigi temelji na poenostavljenem modelu pretakanja vode v kanalu, pri čemer je celoten kanal sestavljen iz več diskretnih odsekov, med katerimi se pretaka voda. Model upošteva pretakanje vode med posameznimi elektrarnami v verigi kot tudi akumulacije posameznih elektrarn. Sestavljen model verige elektrarn je uporabljen pri optimizaciji obratovanja verige. Slednja predstavlja omejen in nelinearen optimizacijski problem. Optimizacija je izvedena na osnovi kriterijske funkcije, ki opisuje dobiček pri časovno spremenljivi odkupni ceni prodane električne energije za dani dotok vode v akumulacijo prve hidroelektrarne. Pri izvedbi optimizacije se upoštevajo omejitve glede nivojev vode in pretokov v posameznih odsekih verige. Z optimizacijo se išče najboljša časovna razporeditev poteka in velikosti moči posameznih hidroelektrarn. Opisan postopek je izveden za del verige hidroelektrarn na reki Savi. Uporabljeno optimizacijsko orodje pa je diferenčna evolucija.
Keywords: modeliranje verige hidroelektrarn, diferenčna evolucija, optimizacija
Published in DKUM: 27.05.2014; Views: 3087; Downloads: 229
Full text (7,52 MB) |
10. OBVLADOVANJE HIDROENERGETSKIH OBJEKTOV V SKUPINI HOLDING SLOVENSKE ELEKTRARNEArnel Glotić, 2011, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu je izdelana analiza različnih stanj obratovanja hidroenergetskih objektov, ki spadajo v skupino Holding Slovenske elektrarne. Precejšnji del teh hidroenergetskih objektov je popolnoma avtomatiziran. Zaradi tega je težnja k obratovanju le-teh brez posadke, saj se na ta način znižujejo stroški obratovanja. Kljub temu, da avtomatizirani objekti obratujejo brez posadke, so še vedno potrebni dežurni elektrarn ter vzdrževalci, ki so lahko zaposleni na enem ali istočasno več hidroenergetskih objektih. Njihova skrb je pravilno delovanje objektov in zagotavljanje oz. povečevanje njihove zanesljivosti in razpoložljivosti. Pri tem so natančno definirane naloge in pristojnosti, s katerimi lahko proces vzdrževanja optimiramo glede na vrsto vzdrževanja.
V okviru diplomskega dela je izvedena optimizacija procesa vzdrževanja s pomočjo algoritma diferenčne evolucije, ki ga uvrščamo med evolucijske algoritme, saj pri svojem delovanju posnema naravno evolucijo.
Rezultat optimizacije je prikaz porazdelitve posameznih vzdrževalnih del znotraj enomesečnega intervala. Pri tem so kot referenca uporabljeni podatki iz leta 2010, ki smo jih za izbrane objekte pridobili iz sistema Maximo.
Keywords: Hidroelektrarne, Holding Slovenske elektrarne, obvladovanje, optimizacija, diferenčna evolucija
Published in DKUM: 01.09.2011; Views: 2677; Downloads: 387
Full text (4,73 MB) |
