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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明涉及一种基于运动参数的悬臂式掘进机截割性能稳健优化方法，属于煤岩巷道掘进装备相关技术领域。包括以下步骤：Sl确定掘进机截割部的运动参数，构建截割性能指标与稳健性指标的模型，基于工况对上述指标预设期望值；S2基于截割性能指标与稳健性指标的输出值构建目标函数；S3基于NSGA‑II优化算法对所述目标函数进行求解，得到帕累托前沿；S4基于帕累托前沿与预设期望值求得最优解，基于最优解得到各设计参数的最终求解值。本发明基于截割性能及整体稳健性实现悬臂式掘进机截割头的运动参数优化设计，针对不同工况得到不同优化结果，有效提高悬臂式掘进机截割头的截割性能及整体稳健性。

主权项：1.一种基于运动参数的悬臂式掘进机截割性能稳健优化方法，所述方法包括如下步骤：Sl确定掘进机截割部的运动参数，构建截割性能指标与稳健性指标的模型，基于实际工况要求对截割性能指标与稳健性指标预设期望值；S2基于截割性能指标与稳健性指标的输出值构建目标函数；S3基于NSGA-II优化算法对所述目标函数进行优化求解，得到帕累托前沿；S4基于帕累托前沿与各评价指标预设期望值，在候选解集中寻找最优解。所述方法构建的目标函数包含截割头性能指标f1，f2，f3，f4，f5与稳健性指标f6，f7，其特征在于，所述目标函数考虑综合稳健性指标与稳健一致性指标：f6＝min[γXi],i＝1,2f7＝min[CXi],i＝1,2其中，f1为截割比能耗的最小值；f2为生产率的最大值；f3为截割产尘率的最小值；f4为截割力的最小值；f5为截割力矩的最小值；f6为综合稳健性指标的最小值；f7为稳健一致性指标的最小值；Xi为优化设计变量，X＝X1,X2＝n,vb；n为截割头转速；vb为截割头横切运动的速度。所述目标函数相较于传统方法增加了掘进机综合稳健性指标γ与稳健一致性指标C，由此得到的优化结果能够在保证掘进机截割性能的同时确保整体的稳健性。所述截割部稳健性指标基于五个归一化的截割性能指标求解，包括综合稳健性指标与稳健一致性指标。综合稳健性指标γ使用截割性能指标标准差的加权和表示，标准差越小，表示数据点越集中，指标的稳健性越好。后续使用加权平均法，为每个指标分配权重，将每个指标的值乘以其对应的权重，最后求和得到综合稳健性指标的值：γ＝w1S1+w2S2+w3S3+w4S4+w5S5其中，S1为运动参数波动后的截割比能耗的标准差；S2为运动参数波动后的截割生产率的标准差；S3为运动参数波动后的截割煤尘率的标准差；S4为运动参数波动后的截割力的标准差；S5为运动参数波动后的截割力矩的标准差；wi为各指标的权重值，i＝1,2,3,4,5；γ反应五个指标各自波动性的总体水平，γ值越小，说明这五个指标整体波动较小，相对稳健。稳健一致性指标C使用上述五个标准差的标准差表示，可以反映截割性能指标之间波动性的离散程度，计算方法如下： 其中，为五个截割性能指标的平均值；C反映了五个指标之间波动性的离散程度，若C的值较小，说明这五个指标的标准差比较接近，即它们的波动性相对一致。

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