天然氣噴射系統(tǒng)壓力控制器的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)
加布里埃拉Dellino ，保羅利諾，委員協(xié)會，
卡羅•馬龍尼，會員協(xié)會，亞歷山德羅里佐，委員協(xié)會
摘要——在這項(xiàng)工作中，多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在機(jī)械和控制系統(tǒng)同時優(yōu)化的汽車工程案例中。所研究的系統(tǒng)是新型天然氣發(fā)動機(jī)共軌系統(tǒng)的噴射壓力調(diào)節(jié)裝置，其工程設(shè)計(jì)包括幾個實(shí)際的和數(shù)字的困難。為解決這種困難，本文提出了一種多目標(biāo)優(yōu)化法，即在優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮更多具體設(shè)計(jì)方面的問題，包括靜態(tài)和動態(tài)目標(biāo)。計(jì)劃將從鑒于仿真分析或替代輔助演變的活動中提供供給設(shè)計(jì)師專門知識的途徑，試驗(yàn)結(jié)果顯示了找到相關(guān)的令人滿意的解決辦法的可能性。
1. 介紹
一個成功的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足不同的目標(biāo)和制約因素。這樣的設(shè)計(jì)問題往往可以作為約束優(yōu)化設(shè)計(jì)的空間變量的模型。一般來說考慮到這類分析方法的范圍、復(fù)雜性、和費(fèi)用，可以把過程分解為幾個可執(zhí)行的分支步驟。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化提供有效的方法來實(shí)現(xiàn)上述的優(yōu)化，從而解決不同的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和不同的系統(tǒng)水平的下的設(shè)計(jì)取舍問題。這些因素可能會建議采用多目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)化算法 ，以便解決設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問題。然而，配備MOEAs的目的是是基于模擬的模型可行并是專家能利用他們的知識。特別是，在控制工程領(lǐng)域，當(dāng)作為設(shè)計(jì)對象的控制器的結(jié)構(gòu)和模型與系統(tǒng)的模型一致時，控制器就需要同時兼顧設(shè)計(jì)選擇的與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。在此背景下，基于仿真的模型通常用于確定優(yōu)化控制系統(tǒng)性能的控制參數(shù)值。一般情況下，每一個指數(shù)只考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個方面，而最佳優(yōu)化方法需要考慮多個方面的問題。在這項(xiàng)工作中，最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)法適用于汽車工程研究，其中系統(tǒng)的機(jī)械和控制功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)同時進(jìn)行。下一節(jié)介紹了多學(xué)科設(shè)計(jì)問題。在第三節(jié)多目標(biāo)優(yōu)化模型中所描述的細(xì)節(jié)用數(shù)學(xué)公式表述。第四節(jié)專門說明模擬的演算方法，而第 V部分報告計(jì)算實(shí)驗(yàn)。最后，得出結(jié)論。
2. 壓力控制器的設(shè)計(jì)
在本節(jié)中，我們對系統(tǒng)的機(jī)械和控制特點(diǎn)進(jìn)行描述。首先，我們介紹壓縮天然氣噴射系統(tǒng)和其組成部分，側(cè)重于壓力控制器特點(diǎn)的介紹。由于我們的目的是要說明多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，噴射系統(tǒng)的功能就只簡短的介紹一下。然后繼續(xù)討論多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。