【摘 要】
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比例提升阀和比例下降阀作为拖拉机电液提升阀的核心控制元件,通过控制拖拉机液压悬挂系统中升降液压缸进、出口流量,实现拖拉机的耕深控制。两阀的性能好坏直接决定了拖拉机液压悬挂系统性能的优劣。因此对比例提升阀与比例下降阀的仿真和性能优化研究具有重要的实际意义。本文针对阀内各结构参数对阀静动态特性的不同影响,通过仿真和优化算法对阀的性能进行了优化。本文的主要研究内容为:（1）对比例提升阀和比例下降阀的结构
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比例提升阀和比例下降阀作为拖拉机电液提升阀的核心控制元件,通过控制拖拉机液压悬挂系统中升降液压缸进、出口流量,实现拖拉机的耕深控制。两阀的性能好坏直接决定了拖拉机液压悬挂系统性能的优劣。因此对比例提升阀与比例下降阀的仿真和性能优化研究具有重要的实际意义。本文针对阀内各结构参数对阀静动态特性的不同影响,通过仿真和优化算法对阀的性能进行了优化。本文的主要研究内容为:（1）对比例提升阀和比例下降阀的结构及工作原理进行分析,并列写其静态和动态时的约束方程。根据阀芯静态受力平衡方程和各容腔的静态流量连续性方程在Matlab中建立阀的静态仿真模型,从而求解其静态特性;根据阀芯运动微分方程和各容腔的动态流量连续性方程在Matlab/Simulink中建立阀的动态仿真模型。（2）通过在Fluent中建立流场的三维仿真模型,计算比例提升阀在不同阀口开度和压差下的稳态液动力数值,并据此获得其阀口稳态液动力与阀口开度、压差之间的拟合模型;同时,通过Fluent流场仿真计算,获得比例下降阀不同开度下阀口静压力与稳态液动力的复合力及主阀等效过流面积的拟合公式。为静动态仿真模型提供所需参数。（3）根据比例提升阀的静态仿真模型,计算不同参数组合下有效控制电流占电磁铁额定电流的百分比,并将占比最大的一组参数作为静态特性优化结果;以ITAE积分准则为适应度函数,基于遗传算法优化了比例提升阀的动态性能。将比例下降阀的目标额定流量做为约束条件,以死区电流与电磁铁额定电流的比值为适应度函数,使用遗传算法优化其静态性能,并通过仿真分析各参数对比例下降阀动态特性的影响,优化其动态性能。最后综合考虑静动态优化结果,确定了比例下降阀的最终优化参数。（4）搭建了比例提升阀与比例下降阀的静动态性能测试平台,并测试了参数优化后两阀的性能。测试结果与优化后的仿真结果基本一致,验证了仿真模型的正确性和优化的有效性。
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