题目：大流量电液比例阀多学科优化设计研究

电液比例阀是接收控制指令，输出与指令成比例的液压控制量的液压元件。根据输出控制量的不同，可分为比例压力控制阀、比例流量控制阀以及比例阀方向控制阀，论文研究的对象为大流量电液比例阀方向控制阀，它广泛应有于制造业、国防、矿山、冶金等领域。电液比例阀的性能主要体现在其静态控制精度和动态响应特性上，国内生产的大流量比例阀较国外先进产品尚存在明显的差距，主要体现在静态控制线性度、死区、灵敏度、滞环和阶跃响应时间等方面。目前，国内对于大流量比例阀主级的研究已较为成熟，而限制比例阀整体特性的因素集中在先导级以及先导级与主级的匹配问题上。针对上述问题，论文重点对比例阀先导级的特性进行了研究和设计优化。首先，论文对大流量比例阀进行了结构原理分析，建立了它的数学模型，并对数学模型中影响比例阀动静态特性的关键参数进行了定性及定量分析。通过理论研究，确定了影响比例阀性能的关键参数以及它们的影响效果。然后论文针对比例阀先导级电磁驱动元件进行了专门研究，对传统的比例电磁铁进行了参数优化。同时，针对比例电磁铁存在的线性度不高，线性段短的问题，论文提出了一种新结构的线性力电磁铁，通过理论研究，仿真对其进行了参数设计优化，并进行了实物的设计和制造，通过实验验证了该结构的有效性。论文还对限制比例阀先导级控制特性的另一因素——液动力——进行了分析，在已有的先导阀阀芯结构的基础上，提出了基于补偿台阶结构的先导阀液动力补偿方案，并通过仿真验证了这一方案的有效性。电液比例阀是涉及多学科的复杂产品，对其控制特性的优化应综合考虑比例阀各部分之间的相互影响，力求通过优化找到全局最有解。针对这一目标，论文提出并实现了基于多学科设计优化思想以及粒子群优化理论的比例阀多学科设计优化工具。通过对不同动静态特性权重情况下的比例阀多参数优化，获得了有效的参数优化结果和性能指标，验证了优化工具的有效性。