基于正交試驗設計的比例方向閥響應時間優化

張恒，廖瑤瑤，廉自生

(1.太原理工大學機械與運載工程學院，山西太原 030024；2.煤礦綜采裝備山西省重點實驗室，山西太原 030024)

0 前言

煤礦井下綜采工作面由液壓支架提供移動式支護，但目前液壓支架用換向閥組多為開關閥控制，不能實時調節流量大小，影響液壓缸的精確控制。因此，需要一種適用于支架的大流量比例方向閥實現流量連續精準控制。

針對比例方向閥的結構參數優化，國內外學者提出了多種不同方法。JIN等提出了一種基于多重正交試驗方法對比例換向閥控制器的PID參數進行整定的方法，并將Ziegler-Nichols方法應用于PID調節進行比較，證明了多重正交試驗具有較好的效果。MAKAROW等將模型預測控制(MPC)引入比例方向閥的閉環控制中，對復雜多目標控制器設計具有較強自適應性，可以實現復雜多目標參數優化。AMIRANTE等基于軸向動量方程和流場仿真，獲得待優化參數并引入遺傳算法，在保持流量不變條件下，與單目標優化算法相比，該方法能夠有效減小液動力。ZHANG等對典型先導比例換向閥進行了建模分析，將非線性系統分為4個子系統，并分析了子系統之間的耦合關系，通過優化子系統結構，降低了延遲。張京秀等研制出一款由直線電機驅動的水壓高速大流量開關閥，建立了AMESim模型，并優化了關鍵結構參數；通過MATLAB/Simulink對直線電機位置環和速度環進行運動規劃，提高了高速開關閥的控制精度，并完成了試驗驗證。劉曉鵬等提出了一種音圈電機直驅高速開關閥，建立了相關動態模型，基于AMESim模型和遺傳算法分別對比了主要結構參數對其動態特性的影響，實現了結構優化，提高了動態性能。……