[發明專利]基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法

有效

• 申請號: 201310099624.9
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103164583A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 魏秀業;王福杰;逯子榮;唐菀洋
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;吳立

1.一種基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化設計方法，其特征在于：按照如下步驟完成：

第一步、確立軸向柱塞泵配流盤結構中的寬度角θ₁、深度角θ₂、開口角φ、配錯角為優化設計的變量參數；

第二步、對于待優化的設計變量開口角θ₁、深度角θ₂、開口角φ、配錯角根據軸向柱塞泵減少流量脈動的設計要求，通過流量脈動模型建立配流盤阻尼槽結構參數與流量脈動、壓力沖擊之間的關系，即：

其中：S=R12φ2tg2θ1tgθ22]]>

上述式中，其中已知參數為：C為阻尼槽的流量系數，S為阻尼槽的過流面積，△p為阻尼槽的工作壓差，為閉死角,為缸體轉角，A₁為柱塞的工作面積，計算式為d為柱塞直徑，R為柱塞在轉子上分布圓半徑，γ為斜盤傾角，γ_e為泵在額定工況下斜盤傾角為額定傾角，V_s為具有的條件下柱塞缸的死容積為額定死容積，ω為轉子旋轉角速度，R₁為阻尼槽在配流盤上的分布圓半徑，ρ為密度，E為油液彈性模量，P為額定工作壓力；

未知參數為：θ₁為阻尼槽深度角度，θ₂為阻尼槽寬度角，φ為是由三角槽頂點為起始點算起的阻尼槽開口角，為錯配角；

設未知參數：x₁=tg²θ₁，x₃=φ²，則得到目標函數為：

第三步、建立基于加速度自適應粒子群優化算法原理的更新機制，根據每個粒子對應的適應度調節粒子群的運動形態從而實現基于粒子群優化方法的軸向柱塞泵配流盤優化過程，具體如下：

a、初始化，設定粒子群數m，加速常數R₁,R₂和R₃,R₄，最大進化代數T_max，最大限制速度V_max，慣性權重的最大、最小值w_max,w_min,將當前進化代數置為t=1，在定義空間Rⁿ中隨機產生m個粒子x₁,x₂,...,x_m，組成初始種群X(t),其中第i個粒子的位置表示為向量i=1，2，…，m，隨機產生各粒子初始位移變化v₁,v₂,...,v_s，組成位移變化矩陣V(t),其速度也是一個D維的向量，即第i個粒子迄今為止搜索到的最優位置為pi→=(pi1,pi2,Λ,piD),]]>子群搜索到的最優位置為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時，取v_id=V_max；

If?v_id<-V_max時，取v_id=-V_max

式中，加速常數c₁和c₂按照（4）（5）進行自適應調整粒子跟隨自身極值和種群極值的步長；

c1=R1+R2*tTmax---(4)]]>

c2=R3-R4*tTmax---(5)]]>

其中：R₁、R₂、R₃、R₄是初始設定的定值，t、T_max分別是當前進化代數和最大進化代數，i=1，2，…，m，d=1，2，…，D，加速常數c₁和c₂為非負常數；r₁和r₂服從[0，1]上的均勻分布隨機數，x_id(t)是第i個粒子的當前位置，p_id是第i個粒子迄今為止搜索到的最優位置，p_gd是整個粒子群搜索到的最優位置，v_id是第i個粒子的當前速度，v_id∈[-V_max,V_max]，V_max為最大限制速度，是非負數，w是慣性權重，w=wmax-(wmax-wmin)·tTmax;]]>

b、評價種群X(t)，計算每個粒子在每一維空間的適應值，即第二步所述的目標函數f(x)；

c、比較粒子的適應值和自身最優值，如果當前值比自身最優值更優，則置自身最優值為當前值，并設自身最優值位置為n維空間中的當前位置；

d、比較粒子適應值與種群最優值。如果當前值比種群最優值更優，則置種群最優值為當前粒子的矩陣下標和適應值；

e、按式（2）和（3）更新粒子的位移方向和步長，產生新種群X(t+1)；

f、檢查結束條件，若滿足為尋優達到最大進化代數T_max,則結束尋優,否則t=t+1，轉至式（2）；

g、得出最優解。