针对液压集成块孔道网络优化设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第3期(总第148期)机械工程与自动化No．32008年6月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NJun．文章编号：1672—6413(2008)03—0034—02液压集成块孔道网络优化设计王杰，张俊俊(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要：针对液压集成块设计中的难点，即孔道网络的优化设计，将适合求解大规模组合优化问题的遗传算法与其相结合，对孔道网络进行自动优化设计。通过建立问题的数学优化模型，提

2、出对布线顺序的处理策略，根据元件编码的特点，分别设计了相应的交叉算子和变异算子，实现了自动寻优的液压集成块孔道网络连通设计。关键词：液压集成块；网络优化；遗传算法中图分类号：TP273：TH137．52文献标识码：A0引言h一(1z。，v，。，r，)i一0，1，⋯，N。液压系统采用液压阀集成配置，具有结构紧凑、安Hi一(xi，Yj．，ZJ，Ri，Li)j一1，2，⋯，M；M≥2装方便、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和式中：N——工艺孔数目；标准化等优点，因此已得到广泛的应用。其中的关键——网络中需要连通的孔零部件——液压集

3、成块(HydraulicManifoldBlock，道个数；HMB)，是各类板式阀和插装阀及其它附件的承装载lz，Y。，，X，Y，Z』——分别为工艺孔和连通体。因液压系统组成的非标准性和所承装阀体及其相孔道中心线与构造基互连通关系的多样性，其内部通油孔道常常构成十分面的交点位置(采用密集、复杂的孔系网络，再加上目前对于液压集成块统一的世界坐标系)；的设计与研究主要靠人脑进行二维图样和三维空间结，尺，L——分别为工艺孔、连通孔构的转换，设计效率低，观察不直观，容易出错，因道的半径和孔深。此集成块的设计也是液压系统设计的难点。由于液

4、压元件在集成块上的位置已经确定，因此液压集成块的孔道网络设计属于组合优化的NP{x，y，z，尺}为设计常量，设计变量为x一{．z，Y，难题，长期以来没有得到很好的解决。本文采用适合zt，r，ll，Ii、q求解大规模组合优化问题的遗传算法，对孔道网络进1．2确定目标函数行自动优化设计，在保证百分之百布通情况下完成所为了确保获得孔道网络的最优解，本文采用所有有连通线网的最短路径设计、最少孔道设计，同时满连通的线网总路径最短、工艺孔总数目最少作为孔道足孔道通断品质要求和加工要求，进而得到整个网络网络设计的优化目标：的最优解。1集成块孔

5、道网络优化设计的数学模型minG(X)一∑q-∑，一0J=2目前国内外对集成块孔道设计的研究主要是以工min／4(X)一N。艺孔以及两孔深度最浅为优化目标，解决两条孔道间式中：G(x)——连通的线网总路径；的连通设计问题。但是，这只能得到一条线网的局部H(X)__一工艺孔的总数目。最优解，无法保证整个孔道网络的最优化，因此本文1．3确定约束条件采用多网络同时布线的方法。孔道设计的最终结果必须满足孔道品质要求和加1．1选择设计变量工要求，因此约束条件如下[1]：①同一线网中工艺孔与集成块孔道网络优化设计参数包括设计的工艺孔连通孔之

6、间必须连通，并且满足规定的流通面积要求；h和网络中需要连通的孔道H，：②同一线网中的孔道不与网络中其它孔道相通，且孔收稿日期：2007一lO一17；修回日期：2008一O1—14作者简介：王杰(1982一)，男，黑龙江七台河人，硕士研究生．主要从事液压系统与集成块研究。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com2008年第3期王杰，等：液压集成块孔道网络优化设计·35·道问满足危险壁厚要求；③所有孔与集成块的各面(构效率，采用了短线序、长线序、点干扰度等简单的贪造基面除外，通孔还要排除构

7、造基面对面)满足危险壁婪策略_4]，构造出近似可行的初始群体。厚要求；④网络中所有孔道的深度小于相应孔径的加2．3遗传算子工深度。2．3．1选择算子2基于遗传算法的孔道网络优化设计选择算子的操作是建立在群体中个体的适应度评遗传算法是建立在自然选择和遗传变异基础上的估基础上的。常用的选择算子有适应度比例选择法、最一种迭代自适应概率性搜索算法。标准遗传算法是所佳个体保存法、期望值法、排序选择法、随机联赛选有遗传算法的基础，也是研究各种遗传算法性能和优择法等。集成块自动优化设计会有许多无法连通的方缺点的对象。应用遗传算法需要解决以下4

8、个问题]：案，此时仅有一个或少数几个可行解，为了保证进化①解的编码和解码；②初始群体的选取和计算中群体过程中某一代的最优解不被交叉和变异操作破坏，本的大小；③适应度函数的确定；④选择算子、交叉算文采用适应度比例选择法与最佳个体保存法相结合的子、变异算子的选取。方