基于多目标模拟退火算法的高速电磁阀优化设计

高速电磁阀的关键结构参数对高压共轨喷油器的响应特性具有决定性影响,采用多目标模拟退火优化算法MOSA(Multi Objective Simulated Annealing),基于多目标多学科优化平台modeFrontier,并集成有限元分析软件Ansys,以高速电磁阀开启、关闭延迟时间和电磁力为目标函数建立了多目标优化模型,对高速电磁阀的关键结构参数进行多目标优化设计。结果表明:电磁阀开启延迟时间降低了15.4%,达到0.11 ms;关闭延迟时间降低了25%,达到0.18 ms,;电磁力提高了12.5%,达到160 N。     

电磁阀式半主动悬架LQG-Smith时滞补偿控制研究

为了解决电磁阀式半主动悬架控制过程中的时滞问题,提出了一种LQG-Smith时滞补偿控制方法。建立了2自由度半主动悬架动力学模型,开展了电磁阀减振器的阻尼特性试验和动态响应试验,得到了半主动悬架控制系统的响应时滞;设计了电磁阀式半主动悬架的LQG-Smith预估补偿控制器,仿真分析了时滞补偿控制下半主动悬架的动态性能。结果表明:与无时滞补偿控制相比,时滞补偿控制下半主动悬架的簧载质量加速度均方根值降低了17.57%,轮胎动载荷均方根值降低了12.23%,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性得到了改善。     

基于试验数据的高速电磁阀建模及动态响应特性分析

高速电磁阀的响应特性对高压共轨喷油器的喷油特性具有决定性影响。为了更合理和准确地预测高速电磁阀的电磁特性,基于高速电磁阀理论分析,进行了大量不同驱动电流强度和气隙情况下的电磁力试验,采用多项式拟合的方法,对试验数据进行拟合,结合高速电磁阀的工作原理,应用Amesim软件建立高速电磁阀一维仿真模型,并研究分析了驱动电流、阀芯弹簧预紧力和刚度对高速电磁阀动态响应特性的影响。研究结果表明：所采用的基于试验数据的高速电磁阀建模方式为其动态响应特性的研究提供了一个新思路,它能快速、准确得到高速电磁阀各参数对其响应特性的影响。     

共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间耦合关系仿真研究及优化

为研究共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间的耦合关系,并通过结构参数优化设计提高高速电磁阀动态响应速度,首先采用Ansoft软件与Simplorer软件进行联合仿真,建立了耦合驱动电路的高速电磁阀动态响应计算模型,并利用试验数据校核验证了计算模型的准确性。其次,为减少探究优化参数与优化目标耦合关系时的计算工作量,以计算模型提供的样本矩阵为基础,结合D-optimal设计与最小二乘法,采用RSM数学近似模型建立了高速电磁阀响应时间的响应面预测模型,以预测模型为研究工具,选取线圈匝数、衔铁升程、外磁极面积、内磁极面积及衔铁半径5个参数为拟优化结构参数,开展拟优化结构参数元效应敏感性分析研究,确定了衔铁升程为开启响应时间的较敏感参数。最后通过NBI-AFSQP优化算法,以提高高速电磁阀响应速度为优化目标,对高速电磁阀结构参数进行了优化设计。结果表明：经优化设计后,高速电磁阀开启响应时间降低了6.25%,关闭响应时间降低了9.56%,总响应时间降低了7.64%,高速电磁阀动态响应速度得到提高。     

高压共轨喷油系统电磁阀特性试验与仿真研究

分析了高压共轨系统中电控喷油器的关键部件高速控制电磁阀驱动特性,建立了电磁阀仿真计算模型,对高压共轨系统电控喷油器电磁阀进行了试验与仿真研究。仿真结果与试验结果比较一致,证明了模型正确可靠,表明利用仿真模型可以较好地模拟电磁阀主要参数对电磁阀动态响应特性的影响。实践表明,仿真计算为电磁阀的设计提供了一种新的研究手段。     

压电式喷油器多参数优化匹配研究

作为新兴的驱动控制技术,压电式喷射技术由于快速的动态响应特性,为柴油机精确的小油量、多次喷射提供了可靠保证。针对自行研制的压电式喷油器,基于AMESim软件建立了压电喷油器一维电-机-液耦合数学模型,以喷油器针阀响应特性指标为优化对象,获得对喷油器响应特性影响权重较大的结构参数,分别采用正交试验优化(DOE)和遗传算法优化方法对关键结构参数进行多目标优化。结果表明:优化后针阀开启延迟缩短了16%,开启时间减少了23.6%,关闭延迟缩短了13.6%,关闭时间减少了13.3%,针阀响应特性获得了很大提高,有利于实现小油量喷射和多次喷射。     

电控汽油喷射器电磁特性仿真与磁路参数优化

依据电磁学和机械动力学理论,建立了电控汽油喷油器工作过程的计算模型,以分析其动态响应特性与磁路结构参数之间的耦合关系。以缩短电控汽油喷射器开启和关闭延迟时间为优化目标,利用多目标模拟退火算法对磁路结构参数进行了优化。采用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件,对优化前后的磁力线、磁感应强度、电磁力和动态响应特性进行了仿真分析,并通过试验对优化结果进行了验证。结果表明,优化后的电控汽油喷射器的动态响应特性得到了明显的提高。     

汽车液压ABS电磁阀电磁场动态特性的研究

汽车液压ABS电磁阀的动态特性对ABS的性能起着非常重要的作用。采用有限元方法，以ANSYS软件为平台，建立典型电磁阀的电磁场有限元模型，模型中，考虑了材料非线性磁特性和主工作气隙结构的影响。采用不完全乔累斯基共轭梯度(1CCG)算法对模型进行求解，研究不同的线圈电流和动铁开度状态下电磁阀磁场的磁失势和磁场强度，以及动铁所受的电磁力和线圈电感的动态响应特性。仿真分析结果得到了实验结果验证。     

串并联永磁对共轨高速电磁阀电磁力的影响

高速电磁阀性能直接影响高压共轨柴油机燃油喷射系统的特性,为揭示新型高速电磁阀串并联永磁与电磁混合励磁的作用机理,采用数值模拟方法分析了串、并联永磁体对系统电磁力的影响。首先采用ANSYS Maxwell软件建立了新型高速电磁阀仿真模型并验证了模型的精度;然后通过仿真分析了全工况下串、并联永磁环参数及其交互作用对高速电磁阀电磁力的影响。结果表明:电磁力与并联永磁环高度正相关,而与串联永磁环高度负相关;随着驱动电流的增加,串联永磁环高度与并联永磁环高度之间的交互作用逐步减弱。     

基于Ansoft的SCR无气辅尿素喷嘴电磁阀的仿真分析

为了提高选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统对尿素喷射量的精确计量,对无气辅式喷嘴的电磁阀响应时间进行研究,建立了基于Ansoft Maxwell仿真软件的电磁铁模型,分析影响电磁阀响应时间的相关因素,并通过试验验证。通过有限元分析找出电磁阀吸力和电磁阀参数之间的关系,再由动态仿真确定阀内回位弹簧刚度、线圈电阻等因素对整体电磁阀响应时间的影响,并在对各参数进行优化后缩短了电磁阀响应时间。研究结果表明,在一定范围内,改变工作气隙和回位弹簧刚度会对电磁阀开启和关闭时间产生相反的影响,而线圈匝数和线圈电阻对电磁阀的关闭时间影响更大。     

高速电磁阀响应特性的研究

为实现电磁阀的高速响应的要求,提出了自行设计基于电容放电的驱动电路,通过仿真研究,确定驱动电路参数的取值范围。对电磁阀线圈结构参数对响应特性的影响进行了仿真与试验研究,仿真和试验结果的比较表明设计电磁阀具有较好的动态响应特性。     

基于多目标粒子群优化算法的某轻型商用车操纵稳定性优化研究

针对某轻型商用车稳态回转时侧倾度偏大的问题对其悬架进行优化改进。基于ADAMS/car搭建整车多体动力学模型,通过前悬架反向平行轮跳试验、后悬架理论计算验证了悬架仿真模型的准确性。进行整车稳态回转工况和转向盘中间位置转向工况仿真分析,结果表明,车身侧倾度偏高。为实现操纵稳定性优化分析的流程自动化,提出了基于modeFRONTIER的联合仿真方法。以悬架设计参数为优化变量,以汽车的侧倾度与横摆角速度响应滞后时间为优化目标,采用拉丁超立方试验设计方法拟合得到混合代理模型,并结合多目标粒子群优化算法对悬架系统进行多目标优化,获得了悬架系统优化方案。优化结果显示,在不影响平顺性的前提下,汽车车身侧倾度降低了13.93%,横摆角速度响应滞后时间降低了2.75%,整车操纵稳定性得到了提升。     

高压共轨系统高速电磁阀测试系统开发

开发了高压共轨燃油系统高速电磁阀性能的测试系统,并阐述了高速电磁阀的特性。提出一种电路-磁路模型,分析了电磁阀衔铁的受力和运动过程。系统可测试不同电流及气隙工作环境下,高速电磁阀的静态性能和动态性能。通过对德国博世公司和国产的高速电磁阀性能的对比测试,验证了该系统的准确性和可靠性。     

驾驶室结构声的统计能量分析

研究以统计模态特性估计宽带激励系统结构声传输的有效方法。以统计能量分析特征参数对结构与声振动进行统一动态描述,建立了多声振源激励的复杂多重结构声振系统响应估计的矩阵方程,并应用于驾驶室模型动态响应的预示分析。研究表明:激励频率接近箱体壁板临界频率时,壁板结构与流体声场之间形成强烈交互作用,成为室内声压级提高的重要原因。统计能量分析为研究声场与固体结构振动之间的交互作用、结构的机械性质等对噪声辐射和结构振动效应提供了可行途径。     

稀薄燃烧发动机改型设计及正时策略优化

基于某高速汽油机,对燃烧室结构、燃油喷射特性、凸轮型线改型设计为稀薄燃烧发动机。提出利用响应面模型对正时策略进行分析和优化的研究方法,并建立利用响应面进行多目标优化计算的流程。以提高有效功率和降低有效燃油消耗率为优化目标,以点火正时、空燃比和进排气正时为设计变量,建立了发动机性能与响应面耦合优化模型。分析与试验结果表明:较标准混合比燃烧时,稀薄燃烧发动机的进排气提前角减小,点火正时提前,最低燃油消耗率下降3.9%,最大功率提升9.7%;同时利用响应面优化方法提高了优化效率。     

基于代理模型的大客车结构动态特性多目标优化

对某全承载式大客车进行了有限元分析,获得其在随机路面不平度输入下的结构动响应,并预测了其车身骨架结构的疲劳寿命.通过采用试验设计和近似方法构造响应面代理模型,对该客车结构的振动加速度特性、疲劳耐久性和车身骨架质量进行了多目标优化,有效降低了计算成本.多目标优化改善了该客车结构的动态特性,减轻了车身骨架质量.     

高压共轨喷油器响应特性优化分析

为了提高某型号重型柴油机喷油器的响应特性,以高压共轨喷油器为研究对象,利用AMESim软件建立仿真模型并分析了控制柱塞直径、控制腔容积、针阀弹簧预紧力、针阀密封直径对于响应特性的影响。采用正交试验设计的方法,通过极差和方差分析对这些参数及其交互作用进行优化。结果表明,当控制柱塞直径为4.2 mm,控制腔容积为0.02 cm~3,针阀弹簧预紧力为79 N,针阀密封直径为3.8 mm时高压共轨喷油器的响应特性最好,优化后响应特性提升了30.65%。     

基于响应曲面法的DPF捕集性能多目标优化

以提高整体捕集性能为目的开展柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数多目标优化设计，利用GT-Power建立DPF捕集模型，通过发动机台架试验验证了仿真模型的可靠性。以最大压降和初始过滤效率为优化目标，以孔隙率、孔直径、壁厚、过滤体长度和直径5个结构参数为优化变量，基于Box-Behnken试验设计方法构建了DPF捕集性能二阶响应面模型，通过三维响应面图对结构参数显著性与交互作用进行仿真分析，采用满意度函数法进行多目标参数优化。结果表明，孔直径对最大压降的影响较小，较小的孔隙率与壁厚、较大的过滤体直径有利于降低DPF最大压降，而适当增大过滤体直径与壁厚可提升DPF初始捕集效率。协同优化后的DPF压降较优化前下降51.34%,优化后的DPF初始过滤效率趋近于100%。     

电-液制动系统高速开关电磁阀的建模与动态特性仿真

采用AMESim和ANSYS Maxwell建立了电-液制动系统中高速开关电磁阀的模型,对其动态特性进行仿真,并通过台架试验进行验证。结果表明,所建模型能很好地反映电磁阀的动态特性。     

基于近似模型的可变后扰流器气动优化

为了更好地改进车辆的气动特性,讨论了一种将参数化建模、CFD计算和数值寻优方法相结合的气动优化方法。设计了一种根据使用工况可调的汽车后扰流器,针对高速行驶和高速制动2种典型工况,对该扰流器的形状和位置进行气动优化。首先对可变后扰流器进行参数化设计,并用拉丁方法对参数化模型进行试验设计,通过CFD计算获取响应值;然后采用Kriging模型构建参数变量与气动特性之间响应关系的近似模型;最后以该模型为基础使用遗传算法对扰流器形状和位置进行优化设计。研究结果表明：优化后的可变扰流器可使整车在高速行驶工况下阻力系数减小3.3%,升力系数减小22.4%;在高速制动工况下,升力系数减小69.9%,整车的气动特性获得了较大的改善。