机械工程学报

作者：秦涛, 李运华, 范茹军

单位：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100191

关键词：强力摇臂,矿用液压挖掘机,自主挖掘,轨迹优化,遗传算法；

基金：NSFC-山西煤基低碳联合基金资助项目(U1910211)。

以最低挖掘能耗、最短挖掘时间和最大满斗率为优化目标，提出一种以强力摇臂矿用液压挖掘机为研究对象的自主挖掘轨迹优化方法。首先分析强力摇臂矿用液压挖掘机在人为操纵和自主挖掘方面的优势，并通过动力学仿真软件RecurDyn与离散元仿真软件EDEM联合仿真对比强力摇臂矿用挖掘机不同挖掘方式的优缺点，将复合挖掘确定为液压铲的自主挖掘方式。其次，建立强力摇臂液压挖掘机的数学模型和挖掘阻力模型。再次，以抛物线加速度多项式曲线作为三组液压缸的轨迹规划曲线，确定多目标优化函数及其约束条件，并利用遗传算法求解该优化问题。最后通过控制器在环的强力摇臂矿用液压挖掘机半物理实时仿真平台验证所得优化结果的有效性和可行性。结果表明，与同斗容的机械式矿用挖掘机相比，采用相同的轨迹优化方法，在保证满斗率和作业时间维持在一定合理范围的前提下，强力摇臂矿用液压挖掘机在挖掘作业时，执行器的平均能耗可降低16.41%，具备优越的性能。

来源：2024年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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