本文關(guān)鍵詞：基于多目標(biāo)遺傳算法的插裝式比例節(jié)流閥動靜態(tài)特性優(yōu)化研究

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【摘要】：插裝式比例節(jié)流閥作為大中型液壓系統(tǒng)中關(guān)鍵控制元件,具有流量大、響應(yīng)快、耐高壓、使用壽命長等優(yōu)點,其動靜態(tài)性能對液壓系統(tǒng)動靜態(tài)特性有直接影響,已成為我國流體傳動及控制技術(shù)領(lǐng)域一個極其重要的研究方向。然而,插裝式比例節(jié)流閥動靜態(tài)性能的好壞直接取決于先導(dǎo)級閥,因此,有必要針對插裝式比例節(jié)流閥工況要求選用合適的先導(dǎo)級閥,使整閥的動靜態(tài)特性達到較好狀態(tài)。本文將圍繞這一問題通過理論建模與仿真分析、優(yōu)化設(shè)計、實驗驗證相結(jié)合的方法展開研究。本文首先介紹DN80插裝式比例節(jié)流閥的工作原理和結(jié)構(gòu)特點,考慮各影響因素,建立其非線性數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用MATLAB/Simulink軟件搭建插裝式比例節(jié)流閥仿真模型,并對其動靜態(tài)特性進行仿真研究,并對影響其開環(huán)增益、頻寬、阻尼比的參數(shù)影響規(guī)律進行分析。在上述研究的基礎(chǔ)上,運用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化理論,針對插裝式比例節(jié)流閥階躍響應(yīng)慢的問題,對插裝式比例節(jié)流閥先導(dǎo)級閥頻寬、面積梯度以及供油壓力進行靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計。所采用的靜態(tài)優(yōu)化方法為有約束的多目標(biāo)最小優(yōu)化方法,以先導(dǎo)級閥頻寬、閥口面積梯度、供油壓力等參數(shù)為優(yōu)化變量,以插裝式比例節(jié)流閥的快速性和穩(wěn)態(tài)誤差等動態(tài)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù),來實現(xiàn)對插裝式比例節(jié)流閥先導(dǎo)級閥參數(shù)和外部參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計;隨后針對整閥穩(wěn)定性差的問題,通過動態(tài)優(yōu)化方法對控制器參數(shù)進行優(yōu)化,進而來增強插裝式比例節(jié)流閥的穩(wěn)定性。最后進行實驗研究,通過階躍響應(yīng)曲線和正弦響應(yīng)曲線對比,將多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化應(yīng)用于插裝式比例節(jié)流閥實際設(shè)計中,分析優(yōu)化先導(dǎo)級閥參數(shù)、外部參數(shù)和控制器參數(shù)對插裝式比例節(jié)流閥動靜態(tài)特性的影響。通過實驗結(jié)果和仿真結(jié)果的對比分析可知,實驗得出的動態(tài)特性曲線與理論仿真動態(tài)特性曲線的變化規(guī)律基本一致,驗證多目標(biāo)遺傳算法應(yīng)用于插裝式比例節(jié)流閥動靜態(tài)特性研究的可行性,為插裝式比例節(jié)流閥的研究提供新的技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：插裝閥 比例節(jié)流閥 動態(tài)性能 多目標(biāo)優(yōu)化 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH137.522
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究背景10-11
• 1.1.3 研究目的和意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 插裝式比例節(jié)流閥產(chǎn)品概況11-14
• 1.2.2 插裝式比例節(jié)流閥發(fā)展概況14-16
• 1.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化方法發(fā)展概況16-18
• 1.2.4 多目標(biāo)遺傳算法發(fā)展概況18-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 插裝式比例節(jié)流閥非線性數(shù)學(xué)建模與分析21-40
• 2.1 插裝式比例節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理21-22
• 2.2 插裝式比例節(jié)流閥非線性數(shù)學(xué)模型的建立22-31
• 2.2.1 先導(dǎo)級比例閥數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.2.2 動力元件數(shù)學(xué)模型23-28
• 2.2.3 其他環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)建模28-29
• 2.2.4 插裝比例節(jié)流閥整體數(shù)學(xué)模型框圖29-31
• 2.3 插裝式比例節(jié)流閥仿真研究31-34
• 2.3.1 先導(dǎo)級閥仿真模型32
• 2.3.2 動力元件仿真模型32-33
• 2.3.3 整閥仿真模型33-34
• 2.4 插裝式比例節(jié)流閥動靜態(tài)特性仿真與實驗驗證研究34-39
• 2.4.1 整閥仿真模型驗證34-36
• 2.4.2 整閥動靜態(tài)響應(yīng)特性研究36-37
• 2.4.3 整閥動態(tài)特性影響因素仿真分析37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于遺傳算法的整閥多參數(shù)優(yōu)化研究40-58
• 3.1 插裝式比例節(jié)流閥動態(tài)性能評價指標(biāo)40-41
• 3.2 基于遺傳算法的整閥優(yōu)化算法理論研究41-46
• 3.2.1 整閥動態(tài)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的選取41-43
• 3.2.2 整閥參數(shù)編碼與解碼43
• 3.2.3 插裝式比例節(jié)流閥初始種群設(shè)定43
• 3.2.4 個體適應(yīng)度函數(shù)43-44
• 3.2.5 遺傳算法選擇操作44
• 3.2.6 遺傳算法交叉操作44-45
• 3.2.7 遺傳算法變異操作45-46
• 3.3 插裝式比例節(jié)流閥遺傳算法仿真分析46-56
• 3.3.1 先導(dǎo)級閥參數(shù)優(yōu)化仿真分析46-50
• 3.3.2 控制器參數(shù)優(yōu)化仿真分析50-54
• 3.3.3 多參數(shù)綜合優(yōu)化仿真分析54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第4章 插裝式比例節(jié)流閥實驗研究58-72
• 4.1 實驗平臺原理介紹58-64
• 4.1.1 插裝式比例節(jié)流閥測試實驗平臺原理58-59
• 4.1.2 液壓系統(tǒng)硬件組成59-61
• 4.1.3 插裝式比例節(jié)流閥控制系統(tǒng)組成61-63
• 4.1.4 位移傳感器標(biāo)定63-64
• 4.2 實驗方案與步驟64-66
• 4.2.1 實驗總體方案64-65
• 4.2.2 實驗具體步驟65-66
• 4.3 實驗研究66-71
• 4.3.1 先導(dǎo)級閥參數(shù)和外部參數(shù)優(yōu)化實驗研究66-69
• 4.3.2 控制器參數(shù)優(yōu)化實驗研究69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果79-80
• 致謝80-81
• 作者簡介81

【參考文獻】

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本文編號：677222