优化分析即参数化分析。ADAMS/View的参数化分析功能可以分析设计参数变化对样机性能的影响。在参数化分析过程中，ADAMS/View采用不同的设计参数值，自动地运行一系列的仿真分析，然后返回分析结果。通过对参数化分析结果的分析，可以研究一个或多个参数变化对样机性能的影响，获得最优化的样机[53]。

1.准备工作

（1）返回物料离开叶片的时间，并将其由运行过程变量（a run-time variable）转化为设计过程变量（a design-time variable）

首先通过创建状态变量（state variable），使用微分方程（DIFF statement）来返回物料离开叶片的时间；其次使用计算测量将运行过程变量转化为设计过程变量。具体步骤如下：

1）创建状态变量VARIABLE_3，函数（Function）为TIME。

2）创建状态变量VARIABLE_4，函数（Function）为DZ（Mar_18，Mar_8，Mar_9），其中Mar_8代表物料动点的位置和方向，Mar_18代表叶片端点的位置和方向，Mar_9为参考坐标系。

3）创建微分方程DIFF_1，采用隐式微分方程，函数为0，初始条件为0，即y（t=0）=0。

4）修改微分方程DIFF_1，函数为

VARVAL（VARIABLE_3）-DIF（DIFF_1）

5）创建微分方程DIFF_2，采用显式微分方程，初始条件为0，即y（t=0）=0。函数为IF（VARVAL（VARIABLE_4）：0，1，1）∗DIF1（DIFF_1）。

6）创建状态变量VARIABLE_5，初始条件为0，函数为DIF（DIFF_2）。

7）创建测量函数Function_MEA_1，函数为VARVAL（VARIABLE_5）。

8）创建计算测量COMP_MEA_1，函数为MAX（Function_MEA_1）

COMP_MEA_1即为物料离开叶片的时间，且为设计过程变量。

9）返回物料离开叶片时叶片的转角COMP_MEA_2，函数为

（2）确定目标对象

1）为了便于后序计算，首先将比功耗公式（5.13）按照物料离开叶片时的抛出角不同，分别创建计算测量COMP_MEA_3、COMP_MEA_4和COMP_MEA_5，函数分别为：、。其中E_1、E_2和E_3分别为物料抛出角60°～125°、小于

60°和大于125°时叶片抛送物料所消耗的能量。

2）使用目标对象中的ADAMS/View变量和宏。ADAMS/View执行用户定义的宏，并使用所定义变量的计算值作为目标值。定义变量为：impeller_blower.macro_objective_value，创建宏命令如下：

variablecreatevariable=.impeller_blower.macro_objective_value&

real_value=0.0

macrocreatemacro_name=.mac_obj&

commands=＂！$analysis：t=analysis＂，&

＂ifcond=（.impeller_blower.COMP_MEA_2<60）＂，&

＂variable modify&＂，&

＂variable=.impeller_blower.macro_objective_value&＂，&

＂real_value=（eval（COMP_MEA_4））＂，&

＂elseif cond=（125<.impeller_blower.COMP_MEA_2）＂，&

＂variablemodify&＂，&

＂variable=.impeller_blower.macro_objective_value&＂，&

＂real_value=（eval（COMP_MEA_5））＂，&

＂else＂，&

＂variable modify&＂，&

＂variable=.impeller_blower.macro_objective_value&＂，&

＂real_value=（eval（COMP_MEA_3））＂，&

＂end＂

optimize objective create&

objective_name=.impeller_blower.OBJ_mac&

variable_name=.impeller_blower.macro_objective_value&

macro_name=.mac_obj&

comments=＂macro_base objective＂(www.daowen.com)

2.参数化分析

参数化分析类似于实际物理样机的设计、试验和优化过程。ADAMS/View提供了三种类型的参数化分析方法：设计研究（Designstudy）、试验设计（Design of Experiments，DOE）和优化分析（Optimization）。

（1）设计研究 设计研究主要研究某个设计变量发生变化或取不同值时，样机的性能将会发生怎样的变化。在设计研究过程中，对某个设计参数在一定范围内取若干值，然后每次取不同的设计参数值自动地进行一系列的仿真分析，完成设计分析后报告各次分析的结果，分析设计参数的影响。

本次设计研究样机的性能选取类型为目标，目标的名称为“impeller_blower.OBJ_mac”，即上述宏命令中的所定义的变量，如图5.10所示。

首先，对设计变量DV_1即叶片倾角δ₀进行设计研究，水平数为6，采用变量值列表，DV_1取值为：-25°、-20°、-15°、-10°、-5°、-0.001°。其中径向叶片的理论倾角为0°，而ADAMS模型为前倾叶片模型，而且实际加工、安装叶片时倾角误差要远大于0.001°，所以用-0.001°近似代表径向叶片是可行的。设计变量DV_1对目标对象的影响如图5.11所示。

图5.10 设计研究对话框

图5.11 叶片倾角与目标值关系分析结果报告

其次，对设计变量DV_2即转速ω进行设计研究，水平数为6，标准值为3900°/s，最小值为3900°/s，最大值为8400°/s。设计变量DV_2与目标对象关系报告如图5.12所示。

从图5.11和图5.12可以看出，设计变量DV_1的敏感度大于DV_2的敏感度，说明DV_1的变化对样机性能的影响要比DV_2大。

（2）试验设计 试验设计可以考虑多个设计变量同时发生变化时，对样机性能的影响。其基本步骤为：

1）确定试验的目的。

2）为待试验的样机选择一套参数（又称为因素）。

3）为每个参数选择一套参数值（又称为水平）。

4）采用不同的参数值组合，设计一套试验过程或步骤。

完成试验设计后，便可按照试验设计矩阵的排列进行一系列仿真分析，然后分析样机的性能变化。

本次试验设计样机的性能选取与设计研究相同。因素为设计变量DV_1和DV_2，水平数为6，DV_1取值为-25°、-20°、-15°、-10°、-10°、-5°、0.001°；DV_2取值为3900°/s、4800°/s、5700°/s、6600°/s、7500°/s、8400°/s。

由于因素数、水平数不是太大，所以采用完全水平组合试验，共试验36次，并分析所有可能出现的水平组合。试验设计对话框及结果如图5.13和图5.14所示。

图5.12 转速与目标值的关系分析结果报告

图5.13 试验设计对话框

从图5.14可以看出，转速越高，比功耗越大；转速相同时，前倾叶片倾角越大，比功耗越大，径向叶片比功耗最小。以上结论和5.3节功耗试验所得结论基本一致。

（3）优化分析 优化分析是在满足各种设计条件和在指定的变量变化范围内，通过自动地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值和最小值。

本次优化分析样机的性能选取类型为目标，目标的名称为“impeller_blower.OBJ_mac”。设计变量DV_1和DV_2的变化范围同试验设计。选择目标对象的最小值作为优化分析的最终目标。优化分析对话框及结果如图5.15、图5.16所示。

由图5.16可以看出，径向叶片且转速为650r/min时比功耗最小。

图5.14 前倾及径向叶片ADAMS模型试验设计运行结果

后倾叶片ADAMS模型的参数化建模及优化分析步骤同上，只是当量摩擦因数取平均值为0.4，试验设计运行结果如图5.17所示。

由图5.17可见，转速越高，比功耗越大；转速相同时，后倾叶片倾角大于10°后，随着倾角增大，比功耗也增大，只是增大的幅度较小。

比较图5.14与图5.17运行结果可知，当叶轮外径为700mm、宽度为160mm、喂入量为30kg/min、转速相同时，径向叶片比功耗最小。结合功耗试验可知，叶片前倾角从前倾5°增大到25°，比功耗增加了5.5%～63.5%；叶片后倾角从后倾5°增大到25°，比功耗增加了3.5%～12.7%，增加幅度较小。叶片为径向叶片且转速为最小值650r/min时比功耗最小。按照抛送效率计算公式（5.14）计算得到径向叶片各转速的抛送效率见表5.1。由表5.1可知径向叶片各转速的抛送效率范围为65%～69.5%，其中转速为950r/min时，即线速度为35m/s时抛送效率最高。

表5.1 径向叶片各转速的抛送效率

图5.15 优化分析对话框

图5.16 前倾及径向叶片ADAMS模型优化分析结果

图5.17 后倾叶片ADAMS模型试验设计运行结果