基于DSDCO的電動靜液作動器協(xié)同優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、機載作動系統(tǒng)是飛機操縱與控制系統(tǒng)非常重要的組成部分。新型電動靜液作動器（EHA）作為大飛機或先進戰(zhàn)機的核心系統(tǒng)，是飛機實現(xiàn)主動控制的基礎(chǔ)平臺，是國產(chǎn)先進飛機研制急需突破的對下一代發(fā)展具有重大影響的關(guān)鍵技術(shù)，因此成為當(dāng)前先進飛機新作動系統(tǒng)研究的重點。EHA系統(tǒng)作為一個復(fù)雜的機電液控一體化典型系統(tǒng)，其設(shè)計是一項多學(xué)科綜合、多目標(biāo)優(yōu)化、交叉權(quán)衡的復(fù)雜系統(tǒng)工程，其本質(zhì)是一個多學(xué)科耦合問題。因此，將現(xiàn)代多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計（MDO）應(yīng)用到機載新型EHA

2、系統(tǒng)設(shè)計中，可以從系統(tǒng)的角度綜合考慮各學(xué)科的影響，獲得整體最優(yōu)設(shè)計，有效提高設(shè)計質(zhì)量，降低研制費用和產(chǎn)品成本，縮短設(shè)計周期。本文主要針對 EHA多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題進行了探索性研究，具體研究內(nèi)容與研究成果如下：
　　1）對設(shè)計空間縮減協(xié)同優(yōu)化（DSDCO）算法進行了性能分析。介紹了協(xié)同優(yōu)化算法的主要思想和特點，論述了協(xié)同優(yōu)化算法的優(yōu)點與存在的問題，并歸納總結(jié)了目前協(xié)同優(yōu)化算法的改進方案。對一種新型協(xié)同優(yōu)化算法的改進算法——DSDCO

3、算法進行了介紹，并通過數(shù)值算例與減速器算例兩個代表性算例，對其算法的性能進行了分析。該算法具有對初始點與約束函數(shù)凸凹性不敏感的特點，且能夠得到優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。
　　2）根據(jù)EHA的結(jié)構(gòu)特點，基于MATLAB/Simulink與AMESim軟件平臺，對EHA進行了全面細(xì)致的模型搭建。應(yīng)用 Simulink搭建電動靜液作動器控制與電子子系統(tǒng)模型，應(yīng)用AMESim搭建電動靜液作動器液壓與機械子系統(tǒng)模型，并對EHA多學(xué)科模型進行仿真

4、實驗。結(jié)果表明，EHA系統(tǒng)多學(xué)科模型集成了MATLAB控制建模便利的特點與AMESim的跨學(xué)科、多領(lǐng)域建模的特點，可信度高，可用于指導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與系統(tǒng)控制算法的實現(xiàn)。
　　3）應(yīng)用DSDCO算法對EHA進行了多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化。對EHA進行學(xué)科分析，并將 EHA分解出液壓學(xué)科與機械學(xué)科兩部分，分別對兩個學(xué)科建立了約束方程。以柱塞泵斜盤傾角、柱塞泵柱塞直徑、柱塞泵柱塞分布圓半徑、作動筒活塞直徑、作動筒活塞桿直徑為設(shè)計變量，以提高系統(tǒng)

5、快速性為目標(biāo)，建立 EHA多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用DSDCO算法和代理模型技術(shù)進行優(yōu)化求解。最后，得到滿足學(xué)科約束的最優(yōu)解，并對所得結(jié)果進行驗證。
　　本文以電動靜液作動器為研究對象，應(yīng)用DSDCO算法進行EHA性能優(yōu)化。經(jīng)過優(yōu)化求解，得到了滿足各學(xué)科約束條件的設(shè)計變量組，并使得系統(tǒng)階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間達到盡量小值0.1285s，從而達到了系統(tǒng)快速響應(yīng)的目標(biāo)。優(yōu)化結(jié)果表明，應(yīng)用DSDCO多學(xué)科優(yōu)化算法可以實現(xiàn)優(yōu)化EHA系