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Analysis and optimization of pump-controlled loader working device performance based on multi-coupling method and random forest
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DOI：10.1016/j.powtec.2026.122785.png)
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摘要
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为探究提升速度、材料属性及料堆坡度对泵控装载机挖掘性能的影响机制，基于机械（装载机工作装置）、液压（闭环泵控液压系统）、散料（散体材料）和控制（轨迹控制）等多领域耦合方法，建立了泵控装载机工作装置的高保真耦合模型。以液压缸提升速度、材料粒径和料堆坡度为研究变量，通过将Box-Behnken设计（BBD）方法与建立的装载机工作装置耦合模型相结合，再现了变挖掘条件下的泵控装载机挖掘过程。在此基础上，利用随机森林算法构建了泵控装载机工作装置的多输入多输出（MIMO）性能预测模型。进一步结合已建立的性能预测模型，采用多目标满意度函数法实现了泵控装载机工作装置性能的多目标优化。结果表明：当提升速度在0.05~0.07 m/s范围内时，铲斗装填率达到最优水平；材料粒径从5 cm增至7 cm时，装填率线性提升约15%；料堆坡度从36°增至40°时，挖掘阻力增加超过30%。当优化后的粒径、料堆坡度和提升速度分别为5.69 cm、40°和0.05 m/s时，挖掘能耗和挖掘阻力分别降低9.50%和43.17%，而装填率提升5.90%。
Keyword:
Pump-controlled loader
Excavation performance
Coupling simulation
Random forest
Multi-objective optimization
期刊
IF:
4.6
论文数:
3.0K
被引数:
5.3W
机构
引用论文
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