各种截面铝型材具有模具费用低、成型效率高、比强度高和通用性强等优点,在各类具有轻量化要求的骨架结构中应用越来越广。利用PYTHON语言开发了铝合金型材截面参数化模型和专用图形用户交换界面(GUI),以插件形式与现有有限元软件进行数据传递。对快速建模和计算过程进行批处理,将获得的大量数据进行拟合,可获得复杂结构的Kriging代理模型;结合粒子群算法可获得最优解。利用该软件,对某轻型轻卡侧面碰撞防护栏结构进行“以铝代钢”的轻量化设计。以刚度和强度为约束,以质量最轻为目标,通过优化截面和连接参数,根据拉挤工艺可行性,在保证使用安全的前提下,减重56.94%。

分析高速开关阀的占空比一流量特性,针对其流量控制中存在的死区、非线性区及饱和区问题,提出基于占空比线性转换的P W M 控制模型,以实现高速开关阀对平均流量的线性控制.推导占空比线性转换公式,建立占空比线性转换P W M 控制模型,从仿真和实验的角度对比分析高速开关阀在进行占空比线性转换前后对流量的控制特性.研究结果表明：阀口压差一定时,基于占空比线性转换的PWM 控制能够实现高速开关阀在0-100% 占空比范围内对平均流量进行线性控制.

针对高速开关阀控制流量精确、价格低廉、抗污染性强、重复精度高、稳定性好等优点提出将高速开关阀代替伺服阀用于轧机厚度自动控制（AGC）系统中。基于占空比线性转换的PWM控制方法，建立高速开关阀用于液压AGC系统的位置控制数学模型，并在Simulink中进行仿真分析，分析缸体压下时的位移响应曲线、流量响应曲线及轧制力响应曲线。研究结果表明：在液压AGC系统中，高速开关阀能够实现对缸体位置的快速精确控制，将其代替伺服阀用于液压AGC系统中是可行的。

研究高速开关阀用于液压AGC系统的控制算法，使其代替伺服阀实现液压AGC的数字化控制。基于补偿滞后时间PWM控制与Bang-Bang控制相结合的思想提出三步消零算法，即对于所有的位移调节量，高速开关阀最多只需3次切换，同时消除其零位死区，实现其对位置的快速精确控制。高速开关阀的3次切换体现为6种情况，通过AMESim建立缸体压下仿真模型，并对6种情况的位移响应曲线和速度响应曲线进行仿真分析。理论与仿真分析表明：当初始调节量大于16μm时，运用该算法能够实现液压AGC系统的数字化控制，缸体在上抬和压下时其误差可分别控制在-12-12μm和-4～4μm内。