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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116186467B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310184349.4，技术领域涉及：G06F17/11；该发明授权一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法是由刘伟嵬;邓剑洋;张靖文;宋学官;桑勇;曹旭阳;牛东东;李国锋设计研发完成，并于2023-03-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法在说明书摘要公布了：一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法。针对通过控制液压泵的排量稳定工作点这一方法，综合考虑挖掘机发动机的油耗、液压泵的效率和挖掘机的负载变化。根据发动机万有特性曲线确定发动机的燃油消耗量和其转速、转矩的关系；根据液压泵实验数据确定液压泵的效率和其转速、压差、排量比的关系；将发动机负载的压力值换算拟合成发动机的转矩值。选定挖掘机的工作转速，以实际工作时发动机的燃油消耗量低、液压泵的效率高，在实际工作过程中发动机工作点的波动小为寻优目标，建立综合评价寻优模型，其中通过设置权重系数来确定发动机油耗和负载波动的重要程度，根据液压泵的效率来确定工作点扭矩的上下限，最后确定发动机实际的工作点的转矩。

本发明授权一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法在权利要求书中公布了：1.一种基于综合评价模型的挖掘机工作点寻优方法，其特征在于，该方法具体步骤如下： 1发动机油耗模型的建立 根据发动机的调速曲线图得知，让发动机在不同挡位下工作，不同的挡位对应设定的转速不同；由于发动机调速器的作用，使发动机在工作过程中，维持其转速不变；在发动机工作的过程中，其工作点会随着负载的变化而在调速曲线上变化；当负载压力增大时，发动机工作点向上移动，转矩值增加；当负载压力减小时，发动机工作点向下移动，转矩值下降； 根据发动机的万有特性曲线图得知，发动机的燃油消耗率、输出功率与其转速和其转矩有关；万有特性曲线图上存在外特性曲线、等燃油消耗率曲线和等功率曲线，外特性曲线代表了发动机在不同转速下提供的最大转矩值，在等燃油消耗率曲线上的点的燃油消耗率相同，在等功率曲线上的点的功率相同；其中，燃油消耗量和输出功率、燃油消耗率的关系如下： 1； 将发动机的万有特性曲线进行多项式拟合，得到发动机的燃油消耗量和其转速、转矩的关系；根据发动机的调速曲线得知，挖掘机在工作的时候，挡位确定的情况下，其转速保持不变；根据工作挡位选定一个转速，作为挖掘机工作时的转速；当转速确定后得到发动机的燃油消耗量与其转矩的函数关系，即： 2； 根据函数关系建立发动机的燃油消耗量与转速关系图，发现当发动机转速一定时，其燃油消耗量与其转矩正相关； 故如果想降低液压挖掘机的燃油消耗量，通过降低其转矩实现； 2液压泵效率模型的建立 从正流量柱塞式变量泵的液压结构图发现，它由两个子泵组成，分别是前泵1和后泵2，为挖掘机的不同的执行机构提供液压动力；液压泵的效率与其转速、压差、排量比有关，分别测试液压泵在不同转速、不同压差、不同排量比下的效率；得到液压泵效率与其转速、压差、排量比的关系图；其中，压差由负载压力决定，而液压泵直接由发动机驱动，故二者转速相同；得到： 3； 4； 故调整使液压泵的效率提高的变量只有其排量比，且一般不等于0；观察液压泵效率与其转速、压差、排量比的关系图发现与正相关；液压泵的排量与其排量比的关系为： 5； 其中，为液压泵的最大排量； 故如果想增加液压泵的效率，通过增加其排量比，即增加其排量来实现； 3负载压力的换算拟合 发动机的功率为： 6； 式中，单位为千瓦;单位为牛每米;的单位为转每分钟； 液压泵的出口压力即为其负载压力；由于液压泵由前泵和后泵两部分组成，故液压泵的功率为两子泵功率之和，即： 7； 式中，单位为千瓦； 为液压泵前泵的出口压力； 为液压泵后泵的出口压力； 为液压泵前泵的输出流量； 为液压泵后泵的输出流量； 液压泵前泵和后泵的流量和排量之间的关系为： 8； 9； 式中，为液压泵前泵的排量； 为液压泵后泵的排量； 为液压泵传动轴的转速； 将式子8和9代入7中，得到： 10； 发动机直接与液压泵连接，二者功率传递关系为： ，11； 其中为发动机与液压泵之间的功率传递效率； 假定时，将4、6和10代入11中，得到： 12； 通过对实验测得的工作时间内的前泵和后泵的负载压力和进行求和得到液压泵的出口压力； 13； 14； 15； 16； 17； 18； 其中，为工作时间内前泵的负载压力，； 为工作时间内后泵的负载压力，； 为工作时间内前泵和后泵的负载压力和，； 分别求出式16、式17和式18最小的、和为前泵、后泵和液压泵的拟合负载压力； 进而求出液压泵的拟合需求转矩为： 19； 其中，为液压泵的最大排量； 分别在中找到最小的值和最大的值，作为液压泵的最小负载压力和最大负载压力；并分别求出液压泵的最小需求转矩和最大需求转矩为： 20； 21； 分别在和中找到前泵和后泵的最大负载压力和，求出前泵和后泵的最大需求转矩和； 22； 23； 4综合评价模型的建立 假设寻优得到的挖掘机的工作点的转矩值为； 1.发动机油耗 在发动机工作的过程中，其工作点会随着负载的变化而在调速曲线上变化；当负载压力增大时，发动机工作点向上移动，扭矩值增加；当负载压力减小时，发动机工作点向下移动，扭矩值下降；当发动机转速一定时，其燃油消耗量与其扭矩正相关；如果想降低液压挖掘机的燃油消耗量，通过降低其扭矩实现； 建立发动机油耗评价模型如下： 24； 寻优目标为令尽可能地小； 2.液压泵效率 由于式3和4，故调整使液压泵的效率提高的变量只有其排量比，且一般不等于0；故如果想增加液压泵的效率，通过增加其排量比实现；根据式5发现，通过增加其排量来增加其排量比，进而提高液压泵的效率； 根据式12得知，当设定工作点的扭矩值为时，在实际工作过程中，前泵和后泵的负载压力和变化时，为了使趋向，需要通过调节液压泵的排量和；当大于时，需要减少和；当小于时，需要增加和；为了让发动机油耗减少，故设置的越低越好，但是根据式5减少和会导致液压泵的效率降低；如果设置的太高，发动机的油耗会很高，而且如果和达到极大值，当时的仍然小于时，然后增加和调节到的过程中，，当时，已经达到极限，如果还是小于，那么将不能调节到；所以为了避免上述两种情况的发生，的设置需要有上下限； 液压泵的效率设置在75%以上；根据液压泵效率与其转速、压差、排量比的关系图以及实验数据得知，液压泵的排量比的下限；根据式21，当与的和都达到极大值，且和都达到时，求出的为极大值；根据式5和12，当液压泵的排量比为其下限时，推出挖掘机工作点的扭矩值的下限为： 25； 根据式20和21求出和的平均值如式34所示； 26； 其中，接近甚至大于，故将作为的下限； 将寻优得到的挖掘机工作点的扭矩值分配给液压泵的前泵和后泵，前泵和后泵的需求扭矩分别为： 27； 28； 其中，，即，， 推出挖掘机工作点的扭矩值的上限为： 29； 3.负载波动 根据式18得到的最小的为液压泵的拟合负载压力，根据式19得到的，然后到每一时刻液压泵的所需扭矩值的累计距离和最小，即负载波动最小；负载波动代表了在实际工作中，需要液压泵从每一时刻的负载压力拟合得到的扭矩调节到设定的工作点的扭矩的距离和；距离和越大，负载波动越大，液压泵需要调节的距离越大，液压泵调节越困难； 建立负载波动评价模型如下： 30； 寻优目标为令尽可能地小； 4.综合评价模型 令， 综合式24,30建立综合评价模型如下： ,31； ，32； 33； 其中,为权重系数，分别代表了两种评价模型所占的比重； 5挖掘机工作点的寻优 挖掘机工作点的寻优目标为找到令式32最小的； 根据不同的侧重目标，适当根据式33分别调整,的权重系数大小；权重系数越大说明该评价模型的重要程度越高。

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