Analytical modelling and optimization of a thermal convective microfluidic gyroscope
Date
2010-03
Authors
Vosloo, Surika
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : University of Stellenbosch
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: This thesis deals with the mathematical optimization of the detecting chamber of a thermal convective
microfluidic gyroscope and the comparison of several different optimization strategies.
An analytical model is developed for the gyroscope and some design considerations are discussed. Sequential
approximate optimization strategies are explained and compared to each other by implementing
test problems fromthe literature. The optimization problem is formulated from the analytical model
and implemented using the different optimization strategies. Results are presented and compared to
find the most effective optimization strategy.
A sequential approximate optimization algorithm is implemented in MATLAB and tested using the gyroscope
design problem and common test problems from the literature. Results and iteration history are
compared with an existing FORTRAN implementation.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis handel oor die wiskundige optimering van die deteksiekamer van n termies-konvektiewe mikrovloeier giroskoop en die vergelyking van verskeie optimeringsstrategieë. ’n Analitiese model is opgestel vir die giroskoop en verskeie ontwerpsoorwegings word bespreek. Sekwensiëel benaderde optimeringsstrategieë word bespreek en met mekaar vergelyk, deur dit op toetsprobleme uit die literatuur toe te pas. Die optimeringsprobleem is geformuleer uit die analitiese model en geimplementeer deur gebruik te maak van verskeie optimeringsstrategieë. Resultate word getoon en vergelyk, omdie mees effektiewe optimeringsstrategie te vind. ’n Algoritme vir sekwensiëel benaderde optimeringsprobleme is inMATLAB geimplementeer. Die giroskoop probleem, asook probleme uit die literatuur, is gebruik om resultate en iterasie geskiedenis te vergelyk met ’n bestaande FORTRAN implementasie.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis handel oor die wiskundige optimering van die deteksiekamer van n termies-konvektiewe mikrovloeier giroskoop en die vergelyking van verskeie optimeringsstrategieë. ’n Analitiese model is opgestel vir die giroskoop en verskeie ontwerpsoorwegings word bespreek. Sekwensiëel benaderde optimeringsstrategieë word bespreek en met mekaar vergelyk, deur dit op toetsprobleme uit die literatuur toe te pas. Die optimeringsprobleem is geformuleer uit die analitiese model en geimplementeer deur gebruik te maak van verskeie optimeringsstrategieë. Resultate word getoon en vergelyk, omdie mees effektiewe optimeringsstrategie te vind. ’n Algoritme vir sekwensiëel benaderde optimeringsprobleme is inMATLAB geimplementeer. Die giroskoop probleem, asook probleme uit die literatuur, is gebruik om resultate en iterasie geskiedenis te vergelyk met ’n bestaande FORTRAN implementasie.
Description
Thesis (MScEng (Mechanical and Mechatronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2010.
Keywords
Microelectromechanical systems, Gyroscopes, Microfluidics, Dissertations -- Mechanical engineering, Theses -- Mechanical engineering