用约束变尺度法优化电磁阀响应速度.pdfVIP

2骅宜昌，2010年8月 2010年APC学术年会论文集 APC20lO．56 用约束变尺度法优化电磁阀响应速度 杨崴，夏少华，李 丽，袁亚飞，房志红，刘志华 (无锡油泵油嘴研究所产品开发部，无锡214063) 摘要：电磁阀响应优化是一个非线性规划问题，本文应用约束变尺度优化法对高压泵电磁阀的工作过程 进行了优化计算研究。研究结果表明优化结果了兼顾空间约束、性能要求和可靠性的要求，可应用到工 程实际中。 关键词：电磁阀；响应：优化 0 引言 (采用美国MTI公司的激光位移传感器获 得)。图2中l通道为电磁阀脉宽控制信号，2 节能与减排是当今内燃机技术发展的两大 通道为驱动电流波形，3通道表示电磁阀阀针 推动力，世界上发达国家从上世纪九十年代初 升程曲线。图中A位置处，电流为零，此时线 开始对内燃机实施严格的排放法规，目前国际 圈处于喷油触发始点。当控制单元给出驱动信 上主要有美国、欧洲、日本三大排放标准，随 号时，电流逐渐增大，电磁阀被迅速激活；B 位置处是电磁铁开始工作的起始位置。电流达 着时问的推移排放标准越来越苛刻。而随着排 到峰值后，维持在一定数值直到C位置，电磁 放标准的提高，要求的发动机技术也是越来越 阀控制信号结束，电流开始减小：D位置时 先进，因此在现有发动机技术中采用了大量的 刻，电流为零，电磁阀完全闭合。从图中，可 电控技术，其中电磁阀的响应性成为评价电控 以看出，电磁阀的工作状态的改变与控制单元 系统性能优劣的重要指标之一。 的控制状态保持一致。同时，研究人员从采集 用于求解约束非线性规划的各种数值优化 的阀针升程曲线图上，还可以清楚地分析电磁 算法的基本思想都是构造一系列比较简单的子 阀开启延迟(AB段)、响应速率、持续时问 问题，这一系列子问题的最优解最终逼近原问 (BD段)和最大升程等动态响应特性。图2中 题的最优解，根据构造子问题方法的不同，各 可以看到，电磁阀实际开启的时间大于实际控 种算法可分为三种类型：构造线性规划子问题 制脉宽，因此为了提高电磁阀响应速度和提高控 来迭代逼近问题，构造二次规划子问题的约束 制精度，希望我们电磁阀开启时问尽可能的小。 变尺度法或序列二次规划法以及构造无约束极 值子问题的罚函数法。在本文中所采用的约束 变尺度法是目前公认的最有效的求解方法之一 []1121。 1 现有问题 车用发动机在满足车辆动力、排放要求的 同时，为达到减轻整机重量的目的，所以在燃 油系统的供油要求日趋严格的同时，外形也日 趋紧凑，因此零件设计既要满足空问尺寸的约 束，又要达到性能和可靠性的要求，大多数情 况几方面相互矛盾，无法同时兼顾，在此考虑 采用优化设计的方法寻求最优解。 图l为某燃油系统高压泵电磁阀的结构示 意图，图2展示了该电磁阀阀针的升程曲线 图1 电磁阀结构示意图 宜昌，2010年B月 牺崴等：用约束变H度法优化电《阀响应速度#85