劉曉鵬1,2， 聶松林1,2， 紀(jì) 輝1,2， 尹方龍1,2， 潘 燚， 孫有偉

(1.北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院， 北京 100124； 2.北京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124；3.中船重工七O五研究所昆明分部， 云南昆明 650032)

引言

電液數(shù)字控制技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段，是實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行高速、高精度控制的理想方法，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等重要領(lǐng)域[1]。高速開(kāi)關(guān)閥是實(shí)現(xiàn)電液數(shù)字控制技術(shù)的關(guān)鍵元件之一[2]，它的控制并非簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制，而是利用計(jì)算機(jī)控制其開(kāi)關(guān)量來(lái)達(dá)到控制的目的[3]。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、換向頻率低不能很好地滿足高精度的電液控制系統(tǒng)需求[4]。而高速開(kāi)關(guān)閥具有快速開(kāi)合、功率質(zhì)量比大、重復(fù)精度高、抗污染且價(jià)格低廉[5-7]，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)控制技術(shù)與液壓系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速、高精度的連續(xù)控制。因此，近年來(lái)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的研究已成為液壓領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

發(fā)達(dá)國(guó)家很早就著手對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行了研究，最早的高速電磁開(kāi)關(guān)閥可以追溯到英國(guó)的 Helenoid閥[8]和Colenoid閥[9]。此后，日本開(kāi)發(fā)一種適用于油壓環(huán)境、小流量的HS-G01-AR型高速開(kāi)關(guān)閥[10]。Haink C.Tu[11]設(shè)計(jì)了一種廣泛應(yīng)用于高速換向、高速激振液壓系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)閥式新型高速開(kāi)關(guān)閥。雖然較發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥研究開(kāi)始較晚[12]，但也設(shè)計(jì)出一些新型高速開(kāi)關(guān)閥。江海濱、阮健等[13]利用閥芯的2個(gè)自由度研制了一種2D高速開(kāi)關(guān)閥。哈爾濱工業(yè)大學(xué)[4，14]研發(fā)了一種噴嘴擋板式高速開(kāi)關(guān)閥，并針對(duì)電磁鐵吸合式電磁閥在頻響和輸出功率方面存在的局限性，提出采用稀土超磁致伸縮材料做高速開(kāi)關(guān)閥驅(qū)動(dòng)器。浙江大學(xué)[15]針對(duì)氣動(dòng)噴射系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種新型高速開(kāi)關(guān)電磁閥。

1.音圈電機(jī)定子 2.音圈電機(jī)動(dòng)子 3.上端蓋 4.密封板 5.閥芯 6.閥體 7.下端蓋圖1 音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)原理圖

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外針對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥的研究主要是適用于油壓環(huán)境，對(duì)于水壓環(huán)境中的高速開(kāi)關(guān)閥研究較少。為滿足水下作業(yè)設(shè)備的小型化和環(huán)境相容性的要求，本研究提出了一種音圈電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的高速開(kāi)關(guān)閥。

1 音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥工作原理

圖1為音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)原理圖。由圖可知該閥由音圈電機(jī)與錐閥閥體兩部分組成。其中，音圈電機(jī)部分選用圓柱形音圈電機(jī)；錐閥閥體部分則包括鋁青銅主閥體、17-4PH閥芯、上下端蓋、密封板等。音圈電機(jī)與閥芯通過(guò)螺紋進(jìn)行連接，端面密封采用O形圈，軸向密封采用斯特封。

在開(kāi)關(guān)閥中，音圈電機(jī)正向通電，動(dòng)子線圈帶動(dòng)錐閥閥芯向下運(yùn)動(dòng)，閥口關(guān)閉，如圖2a所示；音圈電機(jī)反向通電，動(dòng)子線圈帶動(dòng)錐閥閥芯向上運(yùn)動(dòng)，閥口開(kāi)啟，如圖2b所示。在開(kāi)關(guān)閥處于關(guān)閉或開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，由于A1面積(出口處閥芯的環(huán)形面積)與A2(閥芯錐面)軸向投影面積相等，故高壓水作用在A1面與A2面上的力基本一致。因此，音圈電機(jī)提供的推力滿足大于閥芯與密封圈之間的摩擦力這一條件就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥的啟閉。隨著所需推力的減小，有效降低了高速開(kāi)關(guān)閥的體積與質(zhì)量，提升了其工作性能與實(shí)際應(yīng)用效果。

圖2 音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥工作原理圖

2 音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥模型

2.1 高速開(kāi)關(guān)閥數(shù)學(xué)模型

1) 開(kāi)關(guān)閥閥芯運(yùn)動(dòng)力平衡方程

根據(jù)圖1所示，音圈電機(jī)正向通電，動(dòng)子線圈帶動(dòng)錐閥閥芯向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)開(kāi)關(guān)閥閥芯受到音圈電機(jī)通電后形成的拉力、水流經(jīng)閥口時(shí)形成的水壓穩(wěn)態(tài)動(dòng)力和水壓瞬態(tài)動(dòng)力、水流環(huán)境中的的靜壓力以及閥芯由于被推動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng)而形成的質(zhì)量慣性力和水流對(duì)其形成的黏性阻尼力的共同作用。因此音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥閥芯的運(yùn)動(dòng)力平衡方程[16]可以表示為：

(1)

式中,F—— 音圈電機(jī)拉力，N

Fs—— 流經(jīng)閥口的水壓穩(wěn)態(tài)動(dòng)力，N

Ft—— 流經(jīng)閥口的水壓瞬態(tài)動(dòng)力，N

Fp—— 流體的靜壓力，N

其中，流經(jīng)閥口的水壓穩(wěn)態(tài)動(dòng)力[17]可以表示為：

(2)

式中,Fs—— 流經(jīng)閥口的水壓穩(wěn)態(tài)動(dòng)力，N

dp—— 閥芯上端直徑，mm

ps—— 開(kāi)關(guān)閥進(jìn)口壓力，MPa

dm—— 閥芯上端與閥孔直徑中間值，mm

其中：

(3)

(4)

式中,da—— 閥孔直徑，mm

CQ—— 流體流量系數(shù)

x—— 閥芯位移開(kāi)度，mm

θ—— 閥芯錐面半錐角，(°)

2) 開(kāi)關(guān)閥閥口流量連續(xù)性方程

在建立高速開(kāi)關(guān)閥的數(shù)學(xué)模型時(shí)，忽略了系統(tǒng)相關(guān)管路和其他零部件對(duì)開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響，只考慮開(kāi)關(guān)閥自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)試驗(yàn)的實(shí)際情況，設(shè)定高速開(kāi)關(guān)閥的出口直接連接水箱，即設(shè)定壓力為0。則音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥閥口流量連續(xù)性方程可以表示為：

(5)

式中,Q—— 閥口流量，L/min

CQ—— 錐閥閥口流量系數(shù)

x—— 閥芯位移開(kāi)度，mm

da—— 閥座孔直徑，mm

a—— 閥芯錐面半錐角，(°)

Δp—— 閥進(jìn)出口壓差，MPa

2.2 高速開(kāi)關(guān)閥AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型

音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥本體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化能令其動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生很大波動(dòng)。為了提高開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)速度，需要先對(duì)其本體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析并通過(guò)AMESim軟件建立了其AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型，如圖3所示。

圖3 音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型圖

通過(guò)改變音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥AMESim動(dòng)態(tài)仿真模型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)(如閥芯直徑d1、閥孔直徑da、閥芯桿直徑d2以及閥芯錐面半錐角θ等)，分析高速開(kāi)關(guān)閥的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生的影響[18]，為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高響應(yīng)速度提供理論依據(jù)。表1給出了音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)動(dòng)態(tài)仿真初始數(shù)值。

表1 開(kāi)關(guān)閥AMESim模型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真初始數(shù)值

3 仿真結(jié)果及分析

音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥作為一種非線性耦合系統(tǒng)，由音圈電機(jī)和開(kāi)關(guān)閥本體2部分組成。音圈電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力元件，為高速開(kāi)關(guān)閥提供恒定的驅(qū)動(dòng)力，此時(shí)開(kāi)關(guān)閥閥芯的驅(qū)動(dòng)功率與其運(yùn)動(dòng)速度成正比。又因?yàn)殚_(kāi)關(guān)閥閥芯的位移量為定值，所以其運(yùn)動(dòng)速度與響應(yīng)時(shí)間成反比。綜上所述，開(kāi)關(guān)閥在閥芯開(kāi)啟過(guò)程中驅(qū)動(dòng)功率與閥芯運(yùn)動(dòng)速度成正比，與開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)時(shí)間成反比，即開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)時(shí)間越短，音圈電機(jī)對(duì)其驅(qū)動(dòng)功率越大。音圈電機(jī)可根據(jù)工況條件選用已有的商業(yè)化產(chǎn)品，直接采用相關(guān)參數(shù)，減少仿真計(jì)算量。因此，高速開(kāi)關(guān)閥的仿真與分析主要圍繞其本體關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行。

3.1 基于AMESim批處理的單參數(shù)影響分析

設(shè)置其他結(jié)構(gòu)參數(shù)為定值，根據(jù)音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥的實(shí)際工況，確定目標(biāo)參數(shù)的極值，并在極值范圍內(nèi)進(jìn)行基于AMESim批處理的單參數(shù)影響分析。通過(guò)對(duì)比分析高速開(kāi)關(guān)閥在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下性能指標(biāo)的變化，研究單參數(shù)變化對(duì)音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能的影響。

1) 變閥芯直徑時(shí)高速開(kāi)關(guān)閥性能指標(biāo)變化

為滿足系統(tǒng)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的流量要求，將錐面閥芯直徑起始值設(shè)定為7～10 mm。在其他參數(shù)不變的情況下得到的開(kāi)關(guān)閥出口流量Q與時(shí)間t關(guān)系和位移x與時(shí)間t關(guān)系分別如圖4、圖5所示。

圖4 不同閥芯直徑下高速開(kāi)關(guān)閥出口流量與時(shí)間關(guān)系

圖5 不同閥芯直徑下高速開(kāi)關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

由圖4得到，隨著錐面閥芯直徑的增大，高速開(kāi)關(guān)閥出口流量并未發(fā)生顯著變化。這是由于錐面閥芯直徑增大的過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閥通流面積沒(méi)有改變，所以其出口流量不會(huì)發(fā)生變化。由圖5得到，隨著錐面閥芯直徑的增大，高速開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)時(shí)間逐步縮短。但綜合考慮系統(tǒng)的體積和質(zhì)量要求，選取開(kāi)關(guān)閥錐面閥芯直徑為8 mm。

2) 變閥孔直徑時(shí)高速開(kāi)關(guān)閥性能指標(biāo)變化

為滿足系統(tǒng)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的流量要求，將閥芯閥孔直徑起始值設(shè)定為4～7 mm。在其他參數(shù)不變的情況下得到的開(kāi)關(guān)閥出口流量Q與時(shí)間t關(guān)系和位移x與時(shí)間t關(guān)系分別如圖6、圖7所示。

圖6 不同閥孔直徑下開(kāi)關(guān)閥出口流量與時(shí)間關(guān)系

圖7 不同閥孔直徑下開(kāi)關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

由圖6得到，隨著閥孔直徑的增加，開(kāi)關(guān)閥的通流面積增加，其出口流量會(huì)隨之增加。但此時(shí)閥芯密封面積減小，開(kāi)關(guān)閥密封性降低，泄漏的可能性增大。由圖7得到，閥孔直徑的增加將造成開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。同時(shí)，閥孔直徑與閥芯直徑的增加會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)體積和質(zhì)量變大。因此，選取錐面閥孔直徑為6 mm。

3) 變閥芯桿直徑時(shí)高速開(kāi)關(guān)閥性能指標(biāo)變化

為滿足系統(tǒng)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的流量要求，將閥芯桿直徑起始值設(shè)定為2～5 mm。在其他參數(shù)不變的情況下得到的開(kāi)關(guān)閥出口流量Q與時(shí)間t關(guān)系和位移x與時(shí)間t關(guān)系分別如圖8、圖9所示。

圖8 不同閥芯桿直徑下開(kāi)關(guān)閥出口流量與時(shí)間關(guān)系

由圖8得到，隨著閥芯桿直徑的增大，開(kāi)關(guān)閥通流面積減小，其出口流量會(huì)隨之降低。由圖9得到，隨著閥芯桿直徑的增大，開(kāi)關(guān)閥的響應(yīng)時(shí)間逐步縮短。但綜合考慮實(shí)際工況對(duì)開(kāi)關(guān)閥的體積和質(zhì)量要求，選取閥芯桿直徑為3 mm。

圖9 不同閥芯桿直徑下開(kāi)關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

4) 變閥芯半錐角時(shí)高速開(kāi)關(guān)閥性能指標(biāo)變化

參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相關(guān)要求，將閥芯錐面半錐角起始值設(shè)定為20°,30°,45°,60°,70°。在其他參數(shù)不變的情況下得到的開(kāi)關(guān)閥出口流量Q與時(shí)間t關(guān)系和位移x與時(shí)間t關(guān)系分別如圖10、圖11所示。

圖10 不同閥芯半錐角下開(kāi)關(guān)閥出口流量與時(shí)間關(guān)系

圖11 不同閥芯半錐角下開(kāi)關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

由圖10得到，閥芯錐面半錐角以45°為分界點(diǎn)，當(dāng)其取20°～45°時(shí)，隨著角度增大，開(kāi)關(guān)閥出口流量會(huì)隨之增大；當(dāng)其取45°～70°時(shí)，隨著角度增大，開(kāi)關(guān)閥出口流量基本保持不變。由圖11得到，閥芯錐面半錐角的增加會(huì)提高閥芯響應(yīng)速度，但影響較小。此外，考慮到開(kāi)關(guān)閥的小型化，加工簡(jiǎn)單化等要求。因此，初步選取閥芯半錐角為45°。

通過(guò)基于AMESim批處理的單參數(shù)影響分析得到優(yōu)化后的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值如表2所示。

表2 單參數(shù)優(yōu)化后開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值

此時(shí)開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)時(shí)間最短，僅需1.186 ms，單參數(shù)具體優(yōu)化結(jié)果如圖12所示。

圖12 單參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

3.2 基于遺傳算法的多參數(shù)影響關(guān)系分析

遺傳算法 (Genetic algorithm,GA)是對(duì)自然界生物進(jìn)化與遺傳過(guò)程的效仿[19-20]，根據(jù)生存競(jìng)爭(zhēng)和優(yōu)勝劣汰的法則，借助適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算[21]，能有效地跳出局部極值點(diǎn)而逐漸趨近全局最優(yōu)點(diǎn)的一種優(yōu)化方法[22]。因此，本研究采用遺傳算法更有助于求解音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥的多參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題。圖13是使用遺傳算法分析多參數(shù)影響關(guān)系流程圖。

圖13 遺傳算法流程圖

1) 確定參數(shù)范圍

由于影響開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)特性的因素很多，使用基于AMESim批處理分析結(jié)果來(lái)設(shè)定遺傳算法的變量及參數(shù)范圍能夠有效減少計(jì)算量，節(jié)省優(yōu)化時(shí)間。優(yōu)化變量及參數(shù)范圍如表3所示。

表3 優(yōu)化變量及參數(shù)范圍

2) 基于遺傳算法的優(yōu)化分析

(1) 確定優(yōu)化目標(biāo)。為滿足音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥系統(tǒng)實(shí)際工作需求，設(shè)定改善其動(dòng)態(tài)性能，縮短響應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化目標(biāo);

(2) 定義輸入輸出變量。輸入變量設(shè)置為AMESim批處理分析結(jié)論中對(duì)開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能有較大影響的3個(gè)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)；輸出變量設(shè)置為開(kāi)關(guān)閥閥芯運(yùn)動(dòng)到額定位移時(shí)消耗的時(shí)間。

表4 Genetic algorithms各項(xiàng)參數(shù)取值

(3) 確定目標(biāo)函數(shù)。由于最終的優(yōu)化目標(biāo)為響應(yīng)時(shí)間，因此選擇的目標(biāo)函數(shù)為：

minf(x)

(6)

其中：

x∈Rngj≥0j=1,…,m

x1≤x≤x2

式中,f(x) —— 目標(biāo)函數(shù)

x—— 待優(yōu)化變量

gj—— 進(jìn)化代數(shù)

x1—— 待優(yōu)化變量下限

x2—— 待優(yōu)化變量上限

(4) 優(yōu)化參數(shù)，尋找最優(yōu)解。本研究采用Genetic algorithms的優(yōu)化方法，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定如表4所示。

圖14 錐面閥芯直徑隨迭代次數(shù)的變化

圖15 錐面閥孔直徑與迭代次數(shù)的變化關(guān)系

圖16 閥芯錐面半錐角與迭代次數(shù)的變化關(guān)系

圖17 開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與迭代次數(shù)的變化關(guān)系

將3個(gè)開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)作為主要影響因子的迭代過(guò)程(即各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)與迭代次數(shù)K的關(guān)系)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)迭代過(guò)程(即響應(yīng)時(shí)間t與迭代次數(shù)K的關(guān)系)如圖14～圖17所示。從圖中可以看出，基于遺傳算法多參數(shù)影響關(guān)系得到的音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化趨勢(shì)與單參數(shù)優(yōu)化結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了仿真的正確性。

通過(guò)基于遺傳算法分析得到優(yōu)化后的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值如表5所示。

表5 多參數(shù)優(yōu)化后開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值

此時(shí)開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)時(shí)間最短，僅需0.695 ms，多參數(shù)具體優(yōu)化結(jié)果如圖18所示。

圖18 多參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

3.3 單參數(shù)和多參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的比較

通過(guò)以上分析可以看出，基于遺傳算法多參數(shù)影響關(guān)系得到的音圈電機(jī)直驅(qū)式高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化趨勢(shì)與單參數(shù)優(yōu)化結(jié)果基本一致。而且經(jīng)過(guò)多參數(shù)優(yōu)化提高了音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能，縮短了響應(yīng)時(shí)間。將單參數(shù)和多參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果分別代入開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)仿真模型中，結(jié)果如圖19所示。

圖19 經(jīng)單參數(shù)和多參數(shù)優(yōu)化后開(kāi)關(guān)閥位移與時(shí)間關(guān)系

4 結(jié)論

為滿足水下作業(yè)設(shè)備的小型化和環(huán)境相容性要求，本研究提出了一種音圈電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的高速開(kāi)關(guān)閥。通過(guò)AMESim批處理方法結(jié)合遺傳算法，對(duì)比分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)性能，可以得出如下結(jié)論：

(1) 改變音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，會(huì)對(duì)其動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生較大影響。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，可以考慮通過(guò)優(yōu)化關(guān)鍵結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到提升高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)性能的目的;

(2) 通過(guò)基于AMESim批處理的單參數(shù)影響分析得到優(yōu)化后的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值如表2所示。采用該參數(shù)后開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)性能接近最佳，響應(yīng)時(shí)間最短，僅需1.186 ms;

(3) 通過(guò)基于遺傳算法的多參數(shù)影響分析得到優(yōu)化后的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)取值如表5所示。采用該參數(shù)后開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)性能接近最佳，響應(yīng)時(shí)間最短，僅需0.695 ms;

(4) 綜上所述，基于遺傳算法多參數(shù)影響關(guān)系得到的音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化趨勢(shì)與單參數(shù)優(yōu)化結(jié)果基本一致。而且經(jīng)過(guò)多參數(shù)優(yōu)化提高了音圈電機(jī)直驅(qū)高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)性能，縮短了響應(yīng)時(shí)間。