[发明专利]基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法

摘要

本发明公开了一种轴向柱塞泵的智能优化设计方法，特别是公开了一种基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法；以无压差过渡条件下的压力梯度峰值最小为目标函数，对配流盘结构参数进行优化设计。本发明以开阻尼槽的对称偏转式配流盘为基础，建立轴向柱塞泵每个柱塞缸孔吸油完毕进入预升压区预升压特性微分方程和每个柱塞缸孔排油完毕进入预卸压区预卸压特性微分方程，应用加速度自适应粒子群优化算法的多粒子并行搜索的更新机制，求得配流盘的结构参数最佳匹配，本发明为降低泵中的压力冲击，抑制噪声等问题提供高效的解决方案。

主权项

1.一种基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化设计方法，其特征在于：按照如下步骤完成：第一步、确立轴向柱塞泵配流盘结构中的宽度角θ₁、深度角θ₂、开口角φ、配错角为优化设计的变量参数；第二步、对于待优化的设计变量开口角θ₁、深度角θ₂、开口角φ、配错角根据轴向柱塞泵减少流量脉动的设计要求，通过流量脉动模型建立配流盘阻尼槽结构参数与流量脉动、压力冲击之间的关系，即：其中：S=R12φ2tg2θ1tgθ22]]>上述式中，其中已知参数为：C为阻尼槽的流量系数，S为阻尼槽的过流面积，△p为阻尼槽的工作压差，为闭死角,为缸体转角，A₁为柱塞的工作面积，计算式为d为柱塞直径，R为柱塞在转子上分布圆半径，γ为斜盘倾角，γ_e为泵在额定工况下斜盘倾角为额定倾角，V_s为具有的条件下柱塞缸的死容积为额定死容积，ω为转子旋转角速度，R₁为阻尼槽在配流盘上的分布圆半径，ρ为密度，E为油液弹性模量，P为额定工作压力；未知参数为：θ₁为阻尼槽深度角度，θ₂为阻尼槽宽度角，φ为是由三角槽顶点为起始点算起的阻尼槽开口角，为错配角；设未知参数：x₁=tg²θ₁，x₃=φ²，则得到目标函数为：第三步、建立基于加速度自适应粒子群优化算法原理的更新机制，根据每个粒子对应的适应度调节粒子群的运动形态从而实现基于粒子群优化方法的轴向柱塞泵配流盘优化过程，具体如下：a、初始化，设定粒子群数m，加速常数R₁,R₂和R₃,R₄，最大进化代数T_max，最大限制速度V_max，惯性权重的最大、最小值w_max,w_min,将当前进化代数置为t=1，在定义空间Rⁿ中随机产生m个粒子x₁,x₂,...,x_m，组成初始种群X(t),其中第i个粒子的位置表示为向量i=1，2，…，m，随机产生各粒子初始位移变化v₁,v₂,...,v_s，组成位移变化矩阵V(t),其速度也是一个D维的向量，即第i个粒子迄今为止搜索到的最优位置为pi→=(pi1,pi2,Λ,piD),]]>子群搜索到的最优位置为pg→=(pg1,pg2,Λ,pgD),]]>粒子更新如（2）（3）所示：v_id(t+1)=wv_id(t)+c₁r₁(p_id-x_id(t))+c₂r₂(p_gd-x_id(t))           （2）x_id(t+1)=x_id(t)+v_id(t+1)                            （3）If v_id>V_max时，取v_id=V_max；If v_id<-V_max时，取v_id=-V_max式中，加速常数c₁和c₂按照（4）（5）进行自适应调整粒子跟随自身极值和种群极值的步长；c1=R1+R2*tTmax---(4)]]>c2=R3-R4*tTmax---(5)]]>其中：R₁、R₂、R₃、R₄是初始设定的定值，t、T_max分别是当前进化代数和最大进化代数，i=1，2，…，m，d=1，2，…，D，加速常数c₁和c₂为非负常数；r₁和r₂服从[0，1]上的均匀分布随机数，x_id(t)是第i个粒子的当前位置，p_id是第i个粒子迄今为止搜索到的最优位置，p_gd是整个粒子群搜索到的最优位置，v_id是第i个粒子的当前速度，v_id∈[-V_max,V_max]，V_max为最大限制速度，是非负数，w是惯性权重，w=wmax-(wmax-wmin)·tTmax;]]>b、评价种群X(t)，计算每个粒子在每一维空间的适应值，即第二步所述的目标函数f(x)；c、比较粒子的适应值和自身最优值，如果当前值比自身最优值更优，则置自身最优值为当前值，并设自身最优值位置为n维空间中的当前位置；d、比较粒子适应值与种群最优值。如果当前值比种群最优值更优，则置种群最优值为当前粒子的矩阵下标和适应值；e、按式（2）和（3）更新粒子的位移方向和步长，产生新种群X(t+1)；f、检查结束条件，若满足为寻优达到最大进化代数T_max,则结束寻优,否则t=t+1，转至式（2）；g、得出最优解。