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基于BO-RF回归预测的海水柱塞泵配流阀结构参数优化研究
1
作者
周广金
国凯
+1 位作者
孙杰
黄晓明
《机电工程》
北大核心
2025年第4期618-627,共10页
海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方...
海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方法。首先,利用AMESim软件搭建了海水泵液压系统仿真模型,利用试验验证了仿真模型的准确性,分别分析了吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯质量对阀芯滞后以及容积效率的影响;然后,基于仿真获得的配流阀结构参数与对应输出流量的数据,对比分析了贝叶斯优化随机森林(BO-RF)模型、粒子群优化随机森林(PSO-RF)模型、反向传播神经网络(BPNN)模型和随机森林(RF)模型的回归预测结果,以BO-RF模型为回归预测模型,利用遗传算法优化了配流阀结构参数,并获得了结构参数最优解;最后,对优化后的配流阀结构参数进行了仿真分析。研究结果表明:吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力增大能够减小阀芯滞后,提高容积效率,参数增大到临界值后,容积效率会随参数增大而降低;吸、排液阀的阀芯质量增大会增大阀芯滞后,减小容积效率;BO-RF模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))均优于RF、PSO-RF和BPNN模型,其回归预测准确度更高;对于优化后的结果进行仿真可得:容积效率较原结构提高了4.7%。该模型适用于配流阀结构参数预测和优化问题,可为提高柱塞泵容积效率提供参考。
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关键词
三柱塞曲柄连杆式高压海水柱塞泵
容积效率降低
阀芯运动滞后
贝叶斯优化随机森林回归预测模型
粒子群优化随机森林
弹簧刚度和预紧力
阀芯质量
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职称材料
题名
基于BO-RF回归预测的海水柱塞泵配流阀结构参数优化研究
1
作者
周广金
国凯
孙杰
黄晓明
机构
山东大学机械工程学院
山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室
山东航空学院机电工程学院
出处
《机电工程》
北大核心
2025年第4期618-627,共10页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51605256)。
文摘
海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方法。首先,利用AMESim软件搭建了海水泵液压系统仿真模型,利用试验验证了仿真模型的准确性,分别分析了吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯质量对阀芯滞后以及容积效率的影响;然后,基于仿真获得的配流阀结构参数与对应输出流量的数据,对比分析了贝叶斯优化随机森林(BO-RF)模型、粒子群优化随机森林(PSO-RF)模型、反向传播神经网络(BPNN)模型和随机森林(RF)模型的回归预测结果,以BO-RF模型为回归预测模型,利用遗传算法优化了配流阀结构参数,并获得了结构参数最优解;最后,对优化后的配流阀结构参数进行了仿真分析。研究结果表明:吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力增大能够减小阀芯滞后,提高容积效率,参数增大到临界值后,容积效率会随参数增大而降低;吸、排液阀的阀芯质量增大会增大阀芯滞后,减小容积效率;BO-RF模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))均优于RF、PSO-RF和BPNN模型,其回归预测准确度更高;对于优化后的结果进行仿真可得:容积效率较原结构提高了4.7%。该模型适用于配流阀结构参数预测和优化问题,可为提高柱塞泵容积效率提供参考。
关键词
三柱塞曲柄连杆式高压海水柱塞泵
容积效率降低
阀芯运动滞后
贝叶斯优化随机森林回归预测模型
粒子群优化随机森林
弹簧刚度和预紧力
阀芯质量
Keywords
three-plunger crank connecting rod high-pressure seawater piston pump
reduced volumetric efficiency
valve core motion lag
Bayesian optimization random forest(BO-RF)regression prediction model
particle swarm optimization random forest(PSO-RF)
spring stiffness and pre-tightening force
valve core weight
分类号
TH137.51 [机械工程—机械制造及自动化]
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作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于BO-RF回归预测的海水柱塞泵配流阀结构参数优化研究
周广金
国凯
孙杰
黄晓明
《机电工程》
北大核心
2025
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职称材料
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参考文献
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