一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法技术

本发明专利技术属于高速电磁阀优化设计领域，具体涉及一种高速电磁阀偏心参数优化方法。该方法首先确定了偏心参数及其范围、约束条件，并构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间的最佳代理模型；然后构建基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型；最终求解基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，得出满足约束条件所允许的最大偏心参数数值。该优化方法采用数值模拟与近似模型相结合的方法，可以低成本、高效地优化高速电磁阀衔铁装配控制参数，有助于提高高速电磁阀衔铁装配精度以及电磁阀工作的一致性。磁阀衔铁装配精度以及电磁阀工作的一致性。磁阀衔铁装配精度以及电磁阀工作的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法


[0001]本专利技术属于高速电磁阀优化设计领域，具体涉及一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法。

技术介绍

[0002]现代化的高压共轨系统不仅可以实现循环喷油量、喷油规律和喷油压力的灵活调节，而且可以实现在一个循环内的多次喷射。多次喷射的喷油策略可实现柴油机更加灵活地组织可控燃烧，以实现良好的经济性和排放性。高压共轨系统通过控制喷油器内的高速电磁阀的通断实现灵活的多次喷射，因此，高速电磁阀是现代化高压共轨喷油器的核心部件。为实现系统高精度、灵活的燃油喷射规律，要求精确调节喷油器燃油先导阀的开闭时刻及闭合时间长短。而高速电磁阀在安装过程中，衔铁装配精度无法得到保证，即存在衔铁中心偏离情况，导致喷油器燃油先导阀的开关响应时间存在差异，使得高压共轨系统喷油不稳定，极大降低喷油的一致性和可靠性。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种在开关响应时间偏差限制条件下，简单、可靠、高效的高速电磁阀偏心参数优化设计方法。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]S1确定偏心参数及其范围；
[0006]S2确定约束条件；
[0007]S3构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间的最佳代理模型；
[0008]S4构建基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型；
[0009]S5求解基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，得出满足约束条件所允许的最大偏心参数数值。
[0010]作为对上述优化方法的进一步阐述：
[0011]进一步地，S1中所述设定偏心参数包括：
[0012]绕x轴旋转的偏转角a、绕y轴旋转的偏转角b、沿y轴平移的偏移量L，高速电磁阀偏心参数优化问题的偏心参数为
[0013]X＝(a,b,L)。
[0014]进一步地，S2中约束条件具体为各偏心参数的取值范围：
[0015]X1<X<X2；
[0016]X1为偏心参数的下限，X2为偏心参数的上限；
[0017]进一步地，S2中的约束条件为
[0018]其中为衔铁未发生偏心的开启响应时间，为衔铁未发生偏心的关闭响应时间，t
on
为衔铁开启响应时间，t
off
为衔铁关闭响应时间，e
on
为衔铁开启响应时间所允许的最大偏差，e
off
为衔铁关闭响应时间所允许的最大偏差。
[0019]进一步地，S3中所述的构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间最佳代理模型具体为：
[0020]S31采用最优拉丁超立方试验设计方法对偏心参数空间进行采样，得到样本点集A；
[0021]S32通过数值模拟获得样本点集A中各样本点对应的衔铁开启响应时间t
on
和衔铁关闭响应时间t
off
，形成响应点集B；
[0022]S33采用多个代理模型对样本点集A和响应点集B为样本的数据进行插值或拟合，构建偏心参数X和衔铁开启响应时间t
on
、衔铁关闭响应时间t
off
为之间的代理模型，并运用留一交叉验证法(Leave
‑
one
‑
out Cross
‑
validation，LOOCV)确定精度最高的作为最佳代理模型，即t
on
＝f(X)，t
off
＝g(X)，其中f(X)和g(X)分别表示衔铁开启响应时间t
on
、衔铁关闭响应时间t
off
对应的最佳代理模型。
[0023]进一步地，S4中所述构建基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型具体表达为：
[0024]进一步地，S5中求解基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，得出满足约束条件所允许的最大偏心参数数值具体方法为：
[0025]采用智能优化算法求解基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，获得多目标Pareto解集，并通过多目标决策手段确定出满足约束条件所允许的最大偏心参数数值。
[0026]本专利技术的优势在于：本专利技术的高速电磁阀偏心参数优化设计方法采用数值模拟与近似模型相结合的方法，构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间的最佳代理模型，并构建基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，替代复杂数值仿真模型或物理试验，可以低成本、高效地优化高速电磁阀衔铁装配控制参数，有助于提高高速电磁阀衔铁装配精度以及电磁阀工作的一致性。
附图说明
[0027]图1为流程图；
[0028]图2为偏心参数示意图。
具体实施方式
[0029]结合图1对实施方式进行详细说明，本实施方式给出的一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法，具体实施方式如下。
[0030]S1确定偏心参数及其范围
[0031]偏心参数包括：绕x轴旋转的偏转角a、绕y轴旋转的偏转角b、沿y轴平移的偏移量L，如图2所示，高速电磁阀偏心参数优化问题的偏心参数为X＝(a,b,L)，
[0032]对应取值范围为X1<X<X2,其中，X1为偏心参数的下限，X2为偏心参数的上限。
[0033]S2确定约束条件
[0034]其中为衔铁未发生偏心的开启响应时间，为衔铁未发生偏心的关闭响应时间，t
on
为衔铁开启响应时间，t
off
为衔铁关闭响应时间，e
on
为衔铁开启响应时间所允许的最大偏差，e
off
为衔铁关闭响应时间所允许的最大偏差。
[0035]S3构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间的最佳代理模型
[0036]S31采用最优拉丁超立方试验设计方法对偏心参数空间进行采样，得到样本点集A；
[0037]S32通过数值模拟获得样本点集A中各样本点对应的衔铁开启响应时间t
on
和衔铁关闭响应时间t
off
，形成响应点集B；
[0038]S33采用径向基函数模型、神经网络模型、Kriging模型以及二次多项式模型等代理模型对样本点集A和响应点集B为样本的数据进行插值或拟合，构建偏心参数X和衔铁开启响应时间t
on
、衔铁关闭响应时间t
off
为之间的代理模型，并运用留一交叉验证法(Leave
‑
one
‑
out Cross
‑
validation，LOOCV)作为代理模型精度评价指标，以留一交叉验证误差最小的代理模型作为最佳代理模型，即t
on
＝f(X)，t
off
＝g(X)，其中f(X)和g(X)分别表示衔铁开启响应时间t
on
、衔铁关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：确定偏心参数及其范围；S2：确定约束条件；S3：构建并确定偏心参数与开启响应时间、关闭响应时间之间的最佳代理模型；S4：构建基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型；S5：求解基于代理模型的高速电磁阀偏心参数优化设计数学模型，得出满足约束条件所允许的最大偏心参数数值。2.根据权利要求1所述的所述一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法，其特征在于，步骤S1中偏心参数包括：绕x轴旋转的偏转角a、绕y轴旋转的偏转角b、沿y轴平移的偏移量L，高速电磁阀偏心参数优化问题的偏心参数为X＝(a,b,L)，对应取值范围为X1<X<X2,其中，X1为偏心参数的下限，X2为偏心参数的上限；所述步骤S2中的约束条件为其中为衔铁未发生偏心的开启响应时间，为衔铁未发生偏心的关闭响应时间，t
on
为衔铁开启响应时间，t
off
为衔铁关闭响应时间，e
on
为衔铁开启响应时间所允许的最大偏差，e
off
为衔铁关闭响应时间所允许的最大偏差。3.根据权利要求1所述的所述一种高速电磁阀偏心参数优化设计方法，其特征在于，所述步骤S3构建并确定偏心参数与吸合时间、释放时间之间的最佳代理模型具体方法为：S31采用最优拉丁超立方试验设计方法对偏心参数空间进行采样，得到样本点集A；S32通过数值模拟获得样本点集A中各样本点对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，张如琴，欧阳宇文，赵清，彭诗健，彭振，金麟丰，王泽轩，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：