桥式气动节能回路优化算法研究
发布时间：2021-07-28 12:47
作为工业领域应用广泛的能源之一,压缩空气在工业能耗中的比重逐渐升高。但由于压缩空气在生产环节、运输环节、使用环节均存在不同程度地浪费,导致压缩空气的利用率很低,远不能满足如今资源匮乏时代人们对节能环保的要求,因此,提高压缩空气的利用率具有重要的实际意义和应用价值。针对传统回路空气消耗量大这一问题,本文提出一种新型桥式回路,利用压缩空气的膨胀能做功和排气回收再利用达到节能的目的。本文的研究工作主要围绕以下几个方面展开:（1）基于压缩空气膨胀能做功和排气回收再利用的思想,提出一个由五个开关阀控制的桥式气动回路,通过控制五个开关阀的开闭时间来控制气缸活塞的运动,在保证活塞平稳运行到行程终点的前提下,达到系统节能的目的。（2）基于动态优化的思想,以空气消耗量为优化目标,气动系统的压力、流量及动力学方程为约束,建立系统的数学优化模型。结合有限元正交配置法和内点法,在AMPL环境下实现了桥式回路中五个开关阀开闭时序的优化计算。（3）针对不同缸径、不同供气压力、不同负载等工况,利用AMPL环境,设置不同的全行程时间和离散点数,进行大量的优化与仿真,得到桥式回路的适用范围。（4）搭建桥式回路实验台,利...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１气动系统能量传递与转化流程图??Ｆｉ．?１．１?Ｅｎｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｔｈｅｎｅｕｍａｔｉｃ?ｓｓｔｅｍ??
?？执行元件??机械能??图１．１气动系统能量传递与转化流程图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｎｅｕｍａｔｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ??能源一直是制约我国国民经济发展的一个重要因素，因此节能研宄具有紧迫??性和现实意义，随着气动技术的广泛应用，气动系统的节能迫在眉睫，那么如何??提高气动系统的能源利用率，已成为国内外许多学者重视的问题［７］。气动系统能量??传递和转化过程如图Ｕ所示，在压缩空气的生产环节由于空气压缩机不合??理利用等原因，导致压缩空气的生产环节能量浪费最严重，压缩空气的输送环节??－１－??
ＷＴ＼?１１?Ｌ＼￣ｎ??（ｃ）??图１．３排气回收节能回路??Ｆｉｇ．?１．３?Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｗｉｔｈ?ｅｘｈａｕｓｔ?ｇａｓ?ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ??（３）进、出口分别控制节能回路??Ｐａｕｌ?Ｈａｒｒｉｓ等人采用两个三位四通换向阀控制气缸［１７］，文献中气缸安装方式为??竖直安装，如图１．４ａ所示，当两个电磁阀分别处于左位机能时，分别控制无杆腔??和有杆腔的进气，当两个电磁阀分别处于右位机能时，分别控制无杆腔和有杆腔??的排气。文献中采用遗传算法对电磁阀的开闭时序进行优化求解，通过与同种工??况下传统回路实验进行对比，得出活塞杆在伸出与缩回的一个周期内，可节约２９％??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]气动系统的节能[J]. 蔡茂林. 液压与气动. 2013(08)
[2]气动控制系统的节能技术[J]. 周洪,苏会莹,王玉宝. 液压与气动. 2013(07)
[3]空压机节能改造新技术应用研究[J]. 宋韧,刘淑婷. 资源节约与环保. 2012(06)
[4]对我国气动行业发展的思考[J]. 王雄耀. 流体传动与控制. 2012(04)
[5]气动系统节能研究的发展现状[J]. 周华,杨丽红. 机械设计与研究. 2011(05)
[6]针对ISO6358标准的气动元件流量特性表示式的研究[J]. 滕燕,李小宁. 液压与气动. 2004(02)
[7]气动系统节能研究简介[J]. 李军,王祖温,包钢. 机床与液压. 2001(05)
博士论文
[1]基于控制向量参数化的动态优化研究[D]. 李国栋.浙江大学 2015
[2]大规模复杂过程系统的高性能优化理论与方法研究[D]. 陈伟锋.浙江大学 2011
[3]大规模过程系统非线性优化的简约空间理论与算法研究[D]. 王可心.浙江大学 2008
[4]大规模简约空间SQP算法及其在过程系统优化中的应用[D]. 江爱朋.浙江大学 2005
[5]过程系统的大规模优化问题研究[D]. 仲卫涛.浙江大学 2001
硕士论文
[1]基于小型空压机直接驱动系统的研究[D]. 徐池.大连海事大学 2017
[2]自适应缓冲气缸研究[D]. 徐宁.大连海事大学 2017
[3]自适应控制向量参数化动态优化研究[D]. 王立伟.浙江大学 2017
[4]乙烯淤浆聚合过程物性建模与优化研究[D]. 徐申骏.浙江工业大学 2016
[5]复杂避障约束下自主驾驶轨迹优化[D]. 陈荣华.浙江大学 2016
[6]群智能动态优化方法研究[D]. 张盼盼.浙江大学 2016
[7]空间信息网络资源调度关键技术研究[D]. 刘凡.清华大学 2013
[8]动态优化问题的移动有限元算法研究[D]. 黄森.浙江大学 2012
[9]基于简化ASM1模型的曝气过程动态优化及控制[D]. 舒海涛.华东理工大学 2012
[10]工业应用中的动态优化方法研究[D]. 陈珑.浙江大学 2010
本文编号：3307945
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１气动系统能量传递与转化流程图??Ｆｉ．?１．１?Ｅｎｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｔｈｅｎｅｕｍａｔｉｃ?ｓｓｔｅｍ??
?？执行元件??机械能??图１．１气动系统能量传递与转化流程图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｎｅｒｇｙ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｎｅｕｍａｔｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ??能源一直是制约我国国民经济发展的一个重要因素，因此节能研宄具有紧迫??性和现实意义，随着气动技术的广泛应用，气动系统的节能迫在眉睫，那么如何??提高气动系统的能源利用率，已成为国内外许多学者重视的问题［７］。气动系统能量??传递和转化过程如图Ｕ所示，在压缩空气的生产环节由于空气压缩机不合??理利用等原因，导致压缩空气的生产环节能量浪费最严重，压缩空气的输送环节??－１－??
ＷＴ＼?１１?Ｌ＼￣ｎ??（ｃ）??图１．３排气回收节能回路??Ｆｉｇ．?１．３?Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｗｉｔｈ?ｅｘｈａｕｓｔ?ｇａｓ?ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ??（３）进、出口分别控制节能回路??Ｐａｕｌ?Ｈａｒｒｉｓ等人采用两个三位四通换向阀控制气缸［１７］，文献中气缸安装方式为??竖直安装，如图１．４ａ所示，当两个电磁阀分别处于左位机能时，分别控制无杆腔??和有杆腔的进气，当两个电磁阀分别处于右位机能时，分别控制无杆腔和有杆腔??的排气。文献中采用遗传算法对电磁阀的开闭时序进行优化求解，通过与同种工??况下传统回路实验进行对比，得出活塞杆在伸出与缩回的一个周期内，可节约２９％??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]气动系统的节能[J]. 蔡茂林. 液压与气动. 2013(08)
[2]气动控制系统的节能技术[J]. 周洪,苏会莹,王玉宝. 液压与气动. 2013(07)
[3]空压机节能改造新技术应用研究[J]. 宋韧,刘淑婷. 资源节约与环保. 2012(06)
[4]对我国气动行业发展的思考[J]. 王雄耀. 流体传动与控制. 2012(04)
[5]气动系统节能研究的发展现状[J]. 周华,杨丽红. 机械设计与研究. 2011(05)
[6]针对ISO6358标准的气动元件流量特性表示式的研究[J]. 滕燕,李小宁. 液压与气动. 2004(02)
[7]气动系统节能研究简介[J]. 李军,王祖温,包钢. 机床与液压. 2001(05)
博士论文
[1]基于控制向量参数化的动态优化研究[D]. 李国栋.浙江大学 2015
[2]大规模复杂过程系统的高性能优化理论与方法研究[D]. 陈伟锋.浙江大学 2011
[3]大规模过程系统非线性优化的简约空间理论与算法研究[D]. 王可心.浙江大学 2008
[4]大规模简约空间SQP算法及其在过程系统优化中的应用[D]. 江爱朋.浙江大学 2005
[5]过程系统的大规模优化问题研究[D]. 仲卫涛.浙江大学 2001
硕士论文
[1]基于小型空压机直接驱动系统的研究[D]. 徐池.大连海事大学 2017
[2]自适应缓冲气缸研究[D]. 徐宁.大连海事大学 2017
[3]自适应控制向量参数化动态优化研究[D]. 王立伟.浙江大学 2017
[4]乙烯淤浆聚合过程物性建模与优化研究[D]. 徐申骏.浙江工业大学 2016
[5]复杂避障约束下自主驾驶轨迹优化[D]. 陈荣华.浙江大学 2016
[6]群智能动态优化方法研究[D]. 张盼盼.浙江大学 2016
[7]空间信息网络资源调度关键技术研究[D]. 刘凡.清华大学 2013
[8]动态优化问题的移动有限元算法研究[D]. 黄森.浙江大学 2012
[9]基于简化ASM1模型的曝气过程动态优化及控制[D]. 舒海涛.华东理工大学 2012
[10]工业应用中的动态优化方法研究[D]. 陈珑.浙江大学 2010
本文编号：3307945
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