买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：大连理工大学;徐州徐工挖掘机械有限公司

摘要：一种分阶段的液压挖掘机发动机工作点的寻优方法，属于工程机械挖掘机技术领域。本方法根据先导压力在前泵和后泵的出口压力波形曲线图上将一个作业循环分为五个工作阶段，以工作阶段初始一时间段前泵和后泵出口压力的波形曲线数值作为特征值，根据已划分的工作阶段运用多分类算法建立分类模型。建立发动机的油耗模型、液压泵的效率模型和负载的适应性评价函数，以在不同工作阶段下发动机输出转矩大于工作实际需要的最小转矩大小作为约束条件，用多目标优化算法得出不同工作阶段下发动机的最优工作点。建立挡位反馈机制，使驾驶员可以选取合适的挡位，避免发动机因动力不足而掉速熄火。

主权项：1.一种分阶段的液压挖掘机发动机工作点的寻优方法，具体步骤如下：1一个作业循环下工作阶段的划分在液压挖掘机整个作业循环中，主液压泵由前泵和后泵构成，采集多个作业循环内两个液压泵的出口压力信号，根据先导压力波形曲线变化，并观察前泵和后泵的出口压力波形曲线变化，在前泵和后泵的出口压力波形曲线上，划分为五个工作阶段：挖掘准备、挖掘、提升回转、卸载、空斗返回；选取一部分作业循环中前泵和后泵出口压力数据作为建模数据，并将每个作业循环中的每个工作阶段的初始部分的出口压力值进行统计量计算，以统计量的值作为特征值，利用多分类算法，根据特征值的不同建立工作阶段分类模型，选取另一部分作业循环出口压力数据进行工作阶段分类模型的识别和验证；2不同工作阶段下发动机的工作点的寻优1发动机的油耗模型根据发动机的万有特性曲线和外特性曲线建立发动机有关于转速n、转矩Te、油耗ge三个变量的油耗模型，即ge＝fn，Te；在发动机的油耗模型中，可确定任意转速下使发动机油耗最低的发动机输出转矩Te；2液压泵的效率模型根据液压泵的效率公式和实验数据，可建立液压泵的有关于转速n、压差Δp、排量比β的效率模型，即ηp＝fn，Δp，β；液压泵的效率公式如下：ηp＝ηpv·ηpt 其中，ηp为液压泵总效率；ηpv为液压泵容积效率；ηpt为液压泵机械效率；N0为液压泵输出功率；Nt为液压泵理论功率；Ni为液压泵输入功率；Cs为层流泄露系数；Δp为液压泵吸排油口压差；n为液压泵转速单位；μ为油液动力粘度；β为泵排量比，为任意时刻排量Dp与最大时刻排量Dpmax比；Cv为层流阻力系数；Cf为机械阻力系数；Tc为与进出口压差和转矩无关的转矩损失；发动机的输出轴与液压泵的泵轴通过同轴器相连，故它们的转速相同；发动机的功率为：Pe＝n·Te，Pe为发动机的功率，Te为发动机输出转矩；液压泵的功率为：PP＝Q·p＝n·Dp·p，PP为液压泵的功率，Q为液压泵的流量，p为液压泵的出口压力；在挖掘机作业过程中，发动机会将功率传递给液压泵： 故得到：Te·η＝Cp·p因为液压泵的液压油从油箱吸上来，吸油口压力等于p0，液压泵的吸排油口压差Δp为液压泵的出口压力p减去液压泵的吸油口压力p0，即Δp＝p-p0；根据上式可得到，因为液压泵的出口压力一直变化，但是在一个工作阶段下，出口压力的变化幅度不大，所以对该工作阶段的出口压力波形曲线数据求均值，代替该工作阶段变化的压力波形的数值，方便在液压泵模型寻找最佳的排量比β，从而确定发动机的最佳输出转矩Te；3建立负载的适应性评价函数选定发动机的一个转速，作为一个固定挡位，在该转速下，根据前泵和后泵的出口压力波形曲线图，对某一个工作阶段前泵和后泵各自的出口压力值积分并求均值，也可以根据采集到的前泵和后泵各自的出口压力值数据求均值，代替该工作阶段变化的压力波形的数值： 其中，P1A为前泵在该阶段下的平均压力；P2A为后泵在该阶段下的平均压力；P1为前泵在该阶段下的压力；P2为后泵在该阶段下的压力；t1为该阶段的起始时刻；t2为该阶段的结束时刻；a为该工作阶段下采集到的数据个数；P1b为该阶段下前泵采集到的数据；P2b为该阶段下后泵采集到数据，b＝1，2，…，a；所述的某一个工作阶段可以是多次循环中的同一工作阶段；前泵和后泵各自的均值乘以各自液压泵的最大排量除以发动机到液压泵的功率传递效率，然后前泵和后泵求得的数值加和作为该工作阶段的转矩代替值Tb： 其中，Q1max为前泵的最大排量；Q2max为后泵的最大排量；η1为发动机功率传递到前泵的效率；η2为发动机功率传递到后泵的效率；将发动机寻优后的输出转矩Te与转矩代替值Tb之间的距离作为负载的适应性评价函数，即fx＝|Te-Tb|，要求该评价函数的值越小越好，代表发动机的输出转矩被负载完全利用；4动力约束条件：将该工作阶段下的液压泵两个出口压力值的最小值P1bmin和P2bmin，计算成的最小转矩值Tmin，将Tmin作为约束值；P1bmin＝minP11，P12，P13，…，P1aP2bmin＝minP11，P12，P13，…，P1a 其中，P1bmin为该工作阶段下前泵的出口压力的最小值；P2bmin该工作阶段下后泵的出口压力的最小值；以该工作阶段的发动机工作点的输出转矩大于等于该工作阶段的约束值：即：Te≥Tmin，作为多目标优化算法的动力约束条件；运用多目标优化算法，让其满足动力约束条件，并根据发动机的油耗模型、液压泵效率模型和负载的适应性评价函数建立多目标优化函数评价标准： 综合以上目标建立总体适应度函数：fTe＝k1·f1x+k2·f2x+k3·f3x，Te≥Tmin其中，k1，k2，k3为优化权重系数，可根据实际情况对优化权重系数进行取值，它们满足条件为k1+k2+k3＝1；求出该工作阶段的同时使发动机油耗尽可能低，液压泵效率尽可能高的最优工作点的发动机输出的转矩Te；3发动机挡位反馈机制根据发动机的外特性曲线可知，发动机工作时可选不同的挡位，每个挡位上分别对应5个发动机工作点，以对应液压挖掘机在该作业循环下五个不同的工作阶段；5个工作点对应的发动机输出功率大小不同；根据液压回路中前泵和后泵的出口压力和当时前泵和后泵的流量，可实时计算出液压回路中负载所需功率；通过该功率与发动机该挡位下5个工作点对应的发动机输出功率做比较，要求在某一个挡位的某一个工作阶段下，液压回路中负载所需功率要小于发动机的输出功率与发动机到主液压泵的传递效率的乘积，即P0＝Q1·p1+Q2·p2＝q1·p1+q2·p2·n其中，P0为负载所需功率；Q1为第一个液压泵的排量；p1为第一个液压泵的出口压力；Q2为第二个液压泵的排量；p2为第二个液压泵的出口压力；q1为第一个液压泵的排量；q2为第二个液压泵的排量；n为当前挡位下发动机的转速，由于发动机和液压泵由联轴器相连，故转速大小相同；P0＜Pn·ηPn为某档位某工作阶段下发动机的选定功率，η为发动机到液压泵的传递效率的乘积；确保发动机有足够的功率输出，满足负载的需要，避免掉速熄火；如果不满足的话，则应升挡位，直到满足。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 徐州徐工挖掘机械有限公司 一种分阶段的液压挖掘机发动机工作点的寻优方法