بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله کاربرد الگوریتم ژنتیک در بهینه یابی طراحی پورت شیر کنترل الکتروهیدرولیک واحد کنترل سوخت موتور ارائه شده است. به این منظور ابتدا مدل ریاضی شیر کنترل الکتروهیدرولیک استخراج و سپس در جعبه ابزار MATLAB/SimHydraulic شبیه سازي شده است تا پارامترهاي عملکردي شیر کنترل بر حسب جابجایی اسپول شیر کنترل جریان استخراج شود. سپس تاثیر تغییر در شکل و مساحت پورت بر عملکرد شیر کنترل سوخت مورد بررسی قرار گرفته است. مدل ریاضی شیر کنترل هیدرولیک یک مدل غیر خطی است و همچنین به علت گوناگونی شکل و اندازه پورت شیر، از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازي عملکرد شیر استفاده شده است.
در این مرحله، پس از تعریف توابع هدف، شکل هندسی و اندازه بهینه پورت و همچنین مقادیر بهینه براي ثوابت فیزیکی شیر کنترل از قبیل پیش بار و ثابت فنر با استفاده از الگوریتم ژنتیک بدست آمده است.
نتایج بدست آمده نشان دهنده بهبود عملکرد شیر کنترل در حضور پورت بهینه شده نسبت به حالت قبل می باشد.
-1 مقدمه
در این مقاله بهینه یابی طراحی پورت مجموعه FCU واحد کنترل سوخت جدید که در سال هاي اخیر در آزمایشگاه شبیه سازي و کنترل سیستم هاي دانشگاه علم و صنعت طراحی و ساخته شده است - به منظور دستیابی به عملکرد بهینه مجموعه ارائه گردیده است. بدین منظور با استفاده از الگوریتم ژنتیک، از میان پورت ها با مقادیر و اشکال مختلف بهینه ترین آنها انتخاب می شود، که موجب عملکرد بهینه واحد کنترل سوخت می گردد.
براي بهینه سازي واحد کنترل سوخت از الگوریتم ژنتیک که یکی از روش هاي بهینه سازي می باشد، استفاده شده است. بدین منظور ابتدا براي مدلسازي و شبیه سازي مدار هیدرو لیکی سیستم کنترل سوخت از جعبه ابزار SimHydraulic در نرم افزار MATLAB استفاده شده است. مدلسازي و شبیه سازي مدار هیدرولیکی سیستم کنترل دبی به منظور بررسی اثر پارامترهاي شکل هندسی پورت و اندازه آن، بر عملکرد مجموعه و اثر ثابت فنر و پیش بار و اثر دور موتور FCU بر عملکرد دبی می باشد.
به منظور بهینه سازي ، ابتدا پارامترهاي فوق را به عنوان متغیر در نظر گرفته و سپس با تعریف توابع هدف، با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه ترین متغیرها حاصل می شود.
-2 فرآیند محاسبات طراحی و شبیه سازي واحد کنترل سوخت
سیستم کنترل دبی سوخت با قابلیت جبران فشار مطابق شکل - - 1 از دو بخش اصلی تشکیل شده است بخش اول شیر کنترل جریان و بخش دوم شیر کنترل فشار. وظیفه شیر کنترل فشار ثابت نگه داشتن اختلاف فشار در دو طرف شیر کنترل جریان در بازه ي حرکتی اسپول شیر کنترل جریان می باشد.[3] این شیر نیز داراي اریفیسی مشابه شیر کنترل جریان می باشد . اسپول شیر کنترل جریان توسط یک سروو موتور تحریک می شود که سرووموتور نیز فرمان خود را از یک کنترلر الکترونیکی دریافت می کند
شکل-1 ساختار داخلی شیر کنترل سوخت با قابلیت جبران فشار
از جمله نکات مهم در رابطه با این شیر، سیستم جبران فشار در آن می باشد بدین صورت که دبی عبوري از شیر فقط به مقدار باز شدگی اریفیس کنترل دبی بستگی دارد و همواره براي بازشدگی مختلف اختلاف فشار دو سر شیر در مقدار مشخصی ثابت می ماند و عامل تعیین کننده دبی، سطح مقطع اریفیس می باشد
به منظور مدلسازي و شبیه سازي واحد کنترل سوخت، بایستی مراحل زیر طی شود:
-1 مدلسازي ریاضی واحد کنترل سوخت
-2 شبیه سازي مجموعه با استفاده از MATLAB/SimHydraulic
1-2 مدلسازي ریاضی
براي مدلسازي و شبیه سازي واحد کنترل سوخت با استفاده از نرم افزار SimHydraulic در ابتدا بایستی بر معادلات حاکم بر واحد کنترل سوخت و اجزا هیدرولیکی آن مشرف بود. معادلات جریان واحد کنترل سوخت به قرار زیر است:
معادله ریاضی حاکم برعملکرد پمپ سوخت دندهاي توسط معادله زیر نشان داده میشود
