基于智能优化方法的插装阀液压集成块设计

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1、基于智能优化方法的插装阀液压集成块设计摘要：为解决插装阀集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题，本文在深入分析插装阀结构特征及其集成块的设计规律基础上，给出了该问题的数学优化模型，并运用各种现代智能优化算法，构建了插装阀集成块智能优化设计系统。论述了插装阀集成块优化设计中外部元件布局、内部孔道连通设计、安全干涉校核等关键性技术问题，并给出了问题的解决方案。最后，通过工程实例，验证了该方法的有效性和可行性。关键词：插装阀集成块；优化设计；布局布孔设计；智能优化分类号：TH122TP273DesignofCartri

2、dgeValveBlocksBasedonIntelligentOptimalMethodAbstract：Tosolvethecombinatorialoptimizationproblemofouterlayoutandinnerconnectionintegratedschemesinthedesignofcartridgevalveblocks,theoptimizingmodelwasproposedbyanalyzingthestructuralfeaturesanddesignrulesofcartridge

3、valveblocks,andaschemeofautomaticallydesignsystemswaspresentedbasedonintelligentoptimizationapproaches.Andkeytechnologies,includingouterlayoutofvalves,innerconnectiondesignofholes,channelcheckingetal,werediscussedandresolutionstotheseproblemswereprovided.Anexample

4、wasgiventotestifytheeffectivenessandfeasibilityofthemethod.Keywords：cartridgevalveblocks；optimaldesign；layoutandconnectiondesign；intelligentoptimization0引言随着插装阀控制技术日益广泛的应用，插装阀液压集成块的设计问题已愈加受到人们的关注。由于液压系统组成的非标准性、插装阀元件结构的特殊性和集成块内部孔道连通的复杂性，采用人工设计或一般的计算机辅助设计方法不仅颇费工时且容易

5、出错。目前，国内外所见的各种液压集成块CAD研究[1-4]，主要集中在原理图绘制、孔道校核及二维工程图输出等方面，很少涉及到集成块外部元件布局和内部孔道布局集成方案的自动优化设计问题，且大多数研究都集中在板式阀，针对插装阀这一复杂阶梯孔系的研究则较少见。液压集成块设计的核心是其外部元件布局和内部孔道布局集成方案的自动优化设计，是在外形干涉和孔道连通校核支撑下的元件三维布局和孔道连通方案的自动寻优[5]。这是一种复杂的带性能约束的立体空间布局问题，在数学上可以归结为组合最优化。智能优化算法是通过模拟或揭示某些自然现象或过程而

6、发展起来的，是具有智能特征的算法，包括遗传算法、模拟退火算法、人工神经网络、混沌、进化规划、禁忌搜索及其混合优化策略等。其思想和内容涉及数学、物理学、生物进化、人工智能、神经科学和统计力学等方面，因其各自独特的优点和机制，为解决带性能约束的布局问题提供了新的思路和手段[6]。本文深入分析了插装阀的结构特征及插装阀集成块布局设计问题的复杂性，结合现代智能优化算法在布局优化设计中的应用，提出一种基于智能优化理论的插装阀集成块CAD优化设计方法。以系统原理图上的元件及油口连通信息为输入，集成块最优布局布孔方案为输出，实现实时元件

7、外形干涉校核和孔道安全校核下的插装阀液压集成块自动优化设计。-9-1插装阀集成块设计问题及其数学优化模型1.1插装阀集成块设计问题描述立体空间中的约束布局问题是工程应用领域中的一个热点，目前相关研究大都集中在三维装填布局方面。集成块的布局布孔问题在一定程度上比三维装填布局问题更加复杂[7]。同时，相对于板式阀类集成块，由于插装阀结构的特殊性使得插装阀集成块的设计问题显得更加复杂。主要表现在以下方面：⑴集成块优化设计不仅有内部孔道的装填布局问题，还有在长方体外表面液压阀的安装布局问题，因此集成块布局布孔方案优劣的度量，不仅要

8、考虑液压阀在集成块上的布局方案，还需要考核在连通计算生成布孔方案后的综合评价指标。⑵插装阀特殊的座式结构、阶梯孔的侧向连接及复杂的控制油道，很大程度上增加了孔道连通和校核的复杂性。⑶由于插装阀采用了阻力阀口相互独立的分离结构，使得系统的元件数目大大增加。一般来说，一个普通板式阀的控制功能需用两个或四个甚