2013 Fiscal Year Annual Research Report
シミュレーション・モデリング・発見的最適化を統合した最適設計システムの構築と応用
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23560487
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
土屋 淳一 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (70155406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 恵一郎 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30220148)
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| Keywords | 最適設計 / 最適化 / 電磁界シミュレータ / メタヒューリスティクス / モデリング / 統合的最適化 / PSO |
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| Research Abstract |
平成25年度の研究実績の概要は，以下の通りである。
1.サーフェスモータの最適設計とシミュレーションによる性能評価： サーフェスモータの設計では，新しいアクチュエータであるため，規格等がなく，設計の自由度が高く，仕様や用途に応じて設計する必要がある。この新型モータにおける設計要素として，固定子および可動子の磁極形状，ギャップ，巻線巻数などの多数のパラメータがある。設計要求を満たす最適な形状にするため，パラメータが多い複雑な形状のサーフェスモータの電磁界解析モデルを構築し，PSOとRBFネットワークを用いた統合的最適化手法を用いて多自由度モータの最適設計を行った。
2.最適設計に基づく多自由度モータの試作と詳細な性能検証: 最適設計に基づき，サーフェスモータ等を試作し，推力・推力リップル・鉄損などの諸性能が設計に近い状態で実現されているかを検証する予定であったが，設計結果の形状の試作の検討を行ったところ，試作が難しく再設計が必要になり，試作途中である。
3．PSOとRBFネットワークを用いた統合的最適化手法の構築と検証： シミュレーション・モデリング・最適化を統合した統合的最適化を用いた最適設計システムの構築を行い，多自由度モータの最適設計を行なった。多自由度モータ設計の最適化問題は，非線形混合整数計画問題となる。この問題を解くために本研究では，GA以上の探索性能を持つとされるParticle Swarm Optimizationを用い，評価関数のモデリングには，高精度な曲面近似能力を持つRadial Basis Functionネットワークを用いた。電磁界解析に基づく電気機器のモデリングと最適化手法を結合させることで，汎用最適設計システムを構築した。様々な条件設定の下でシミュレーションを実行し検討を行なった。その結果を踏まえて，統合的最適化を用いた最適設計システムを構築した。
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