挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法

陳俊翔， 高春瑩， 李 智， 吳 璇， 艾 超,2

(1.燕山大學(xué) 河北省重型機(jī)械流體動(dòng)力傳輸與控制實(shí)驗(yàn)室， 河北 秦皇島 066004；2.燕山大學(xué) 先進(jìn)鍛壓成型技術(shù)與科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北 秦皇島 066004)

引言

挖掘機(jī)作為土石方工程的主要施工機(jī)械，在城市建設(shè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)采、水利電力工程等方面發(fā)揮著重要作用[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和綜合國(guó)力的增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)挖掘機(jī)的需求量大大提升，并且對(duì)挖掘機(jī)的性能有了更高的要求[2]。評(píng)價(jià)挖掘機(jī)性能優(yōu)劣的一個(gè)重要方面為執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。挖掘機(jī)作為具有多自由度的工程機(jī)械，在作業(yè)中需要多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行工作，因此要求其具有良好的動(dòng)作協(xié)調(diào)性。挖掘機(jī)在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的沖擊、吸空、反應(yīng)滯后等現(xiàn)象，對(duì)挖掘機(jī)的安全性和工作效率有很大影響。如何提升挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性和如何精準(zhǔn)評(píng)價(jià)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性，一直是行業(yè)研究的難點(diǎn)。

近年來(lái)，許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)挖掘機(jī)等產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)評(píng)價(jià)。劉敏等[3]曾應(yīng)用灰色綜合評(píng)判方法對(duì)液壓挖掘機(jī)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，其采用專(zhuān)家咨詢法直接確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，主觀因素影響較大，導(dǎo)致指標(biāo)評(píng)價(jià)值不準(zhǔn)確且可信度較低。屈福政等[4]建立了灰色模糊優(yōu)選模型，對(duì)于指標(biāo)評(píng)價(jià)值的確定，其只建立了一種隸屬函數(shù)，沒(méi)有體現(xiàn)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)自身的特點(diǎn)，造成評(píng)價(jià)指標(biāo)值不夠精確。王卓等[5]采用模糊層次分析法對(duì)液力緩速器進(jìn)行制動(dòng)性能綜合評(píng)價(jià)，對(duì)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算較為客觀，但其采用線性加法合成，存在評(píng)價(jià)值較高的指標(biāo)補(bǔ)償評(píng)價(jià)值較低的指標(biāo)的現(xiàn)象。綜上所述，在一個(gè)評(píng)價(jià)體系中，權(quán)重系數(shù)的處理、隸屬函數(shù)的建立以及合成方法的選擇會(huì)對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果造成較大影響。

劉艷秋等[6]曾對(duì)多要素評(píng)價(jià)中權(quán)重系數(shù)的確定方法進(jìn)行系統(tǒng)梳理。本研究應(yīng)用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性進(jìn)行量化評(píng)分，通過(guò)分析各個(gè)方法的優(yōu)劣，采用層次分析法確定權(quán)重；構(gòu)造判斷矩陣，將專(zhuān)家或操作手的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成權(quán)重系數(shù)的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，避免過(guò)早地引入模糊信息，使得權(quán)重系數(shù)結(jié)果更加客觀[7]；依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)特點(diǎn)建立相應(yīng)隸屬函數(shù)，使指標(biāo)評(píng)價(jià)值準(zhǔn)確性提高；采用加法合成，將指標(biāo)評(píng)價(jià)值與權(quán)重進(jìn)行結(jié)合，最終得到挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的綜合評(píng)分。

1 評(píng)價(jià)體系的建立

挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性受多個(gè)因素影響，如動(dòng)作響應(yīng)是否及時(shí)，速度是否合適，運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)等。當(dāng)需要對(duì)多個(gè)指標(biāo)、多個(gè)單位同時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，通常采用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。這種評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵在于評(píng)價(jià)指標(biāo)、權(quán)重系數(shù)和隸屬函數(shù)的確定以及合成關(guān)系的處理。本研究將多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法應(yīng)用于挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)之中，將協(xié)調(diào)性這一定性指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)分，以直觀的形式體現(xiàn)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性優(yōu)劣。評(píng)價(jià)步驟如下：

(1) 明確評(píng)價(jià)對(duì)象；

(2) 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)；

(3) 確定量化指標(biāo)權(quán)重及評(píng)價(jià)值；

(4) 確定合成關(guān)系，求綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 明確評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則

建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取是否合理直接影響到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。確定系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)必須按照一定的原則進(jìn)行分析與判斷[8]：

(1) 系統(tǒng)性原則 動(dòng)作協(xié)調(diào)性是多因素作用下的結(jié)果，對(duì)每個(gè)影響因素設(shè)立相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)性地對(duì)動(dòng)作整體進(jìn)行評(píng)價(jià)；

(2) 可操作性原則 用于評(píng)價(jià)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的指標(biāo)定義要清楚，便于采集數(shù)據(jù)和收集情況，避免帶來(lái)不必要的麻煩；

(3) 突出性原則 指標(biāo)的選擇要全面，但每個(gè)指標(biāo)對(duì)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的影響程度不同，應(yīng)該區(qū)分主次；

(4) 定性與定量相結(jié)合原則 可以在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行量化處理。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

基于以上4個(gè)原則，確定挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

(1) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性 先導(dǎo)手柄輸入信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出之間的時(shí)間差值；

(2) 速度 出廠時(shí)機(jī)器定義每個(gè)動(dòng)作規(guī)定行程與規(guī)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比值；

(3) 沖擊 執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)階段的壓力超調(diào)量；

(4) 相對(duì)速度 當(dāng)加入或退出某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，剩余執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度變化量；

(5) 回轉(zhuǎn)漂移 回轉(zhuǎn)先導(dǎo)手柄信號(hào)停止后，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)由于慣性等原因的溜車(chē)角度；

(6) 精控性 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度(或角速度)和手柄輸入信號(hào)之間的線性度，主要體現(xiàn)在手柄微操作中，當(dāng)需要對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度進(jìn)行小范圍精細(xì)調(diào)整時(shí)，速度變化與手柄信號(hào)變化的跟隨性；

(7) 吸空 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，液壓缸大小腔壓力突然接近0 MPa或者接近規(guī)定的吸空值，用接近吸空值的時(shí)間長(zhǎng)短評(píng)價(jià)吸空。

3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及量化指標(biāo)的評(píng)價(jià)值

3.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

針對(duì)影響挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的多指標(biāo)，采用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重的確定，原則上是根據(jù)專(zhuān)家或操作手經(jīng)驗(yàn)，難點(diǎn)在于經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)模糊的概念，而權(quán)重是一組準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從人感知到數(shù)據(jù)量化的過(guò)程是難以實(shí)現(xiàn)的。借助層次分析法，專(zhuān)家或操作手只需提供各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要程度，采用如表1所示的九尺度判斷法，在所有指標(biāo)中，兩兩進(jìn)行比較做出判斷矩陣[9]，判斷矩陣建立后，便可以從中求解出準(zhǔn)確的權(quán)重系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)由人感知到量化數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。

表1 重要程度表

針對(duì)影響挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的多指標(biāo)，建立了表2所示的判斷矩陣，判斷矩陣收集影響挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性指標(biāo)的相對(duì)重要程度，用以求解各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。判斷矩陣中aij是表示第i行指標(biāo)與第j列指標(biāo)的相對(duì)重要程度，其中i=1，2，3，4，5，6，7；j=1，2，3，4，5，6，7。共統(tǒng)計(jì)了7個(gè)指標(biāo)，構(gòu)成七維判斷矩陣，i=j時(shí)，對(duì)應(yīng)判斷矩陣中2個(gè)相同指標(biāo)，同等重要記為1。

表2 判斷矩陣

一致性檢驗(yàn)：在對(duì)兩兩指標(biāo)進(jìn)行重要性比較時(shí)，由于評(píng)審專(zhuān)家的評(píng)價(jià)的主觀性，會(huì)出現(xiàn)指標(biāo)1>指標(biāo)2、指標(biāo)1<指標(biāo)3、指標(biāo)2>指標(biāo)3的誤判，針對(duì)這一問(wèn)題，需要對(duì)判斷矩陣的可行性即一致性進(jìn)行檢驗(yàn)[10]。

正互反矩陣中aij×aji=1，因此判斷矩陣為正互反矩陣，如果正互反矩陣滿足aij×ajk=aik，則為一致矩陣。在使用判斷矩陣求解權(quán)重之前，必須要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)的判斷矩陣，求解出來(lái)的權(quán)重才具有實(shí)際意義。

理想的一致矩陣秩為1，并且只有1個(gè)最大特征值為n，其余都為0。判斷矩陣越不一致時(shí)，最大特征值與n相差就越大。

一致性檢驗(yàn)是通過(guò)計(jì)算一致性比例進(jìn)行的。一致性比例CR與一致性指標(biāo)CI、平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI間的關(guān)系為：

(1)

一致性指標(biāo)計(jì)算公式為：

(2)

式中，λmax—— 判斷矩陣最大特征值

n—— 判斷矩陣維數(shù)

平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI只與判斷矩陣的維數(shù)n有關(guān)，維數(shù)不同對(duì)應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)也不同，不需要計(jì)算，通過(guò)查閱得到，表3是部分維數(shù)對(duì)應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

表3 一致性指標(biāo)RI

若求解得到的一致性比例CR<0.1，則可以認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受[11]。一致性不可以接受，則需要改變判斷矩陣中的元素，重新計(jì)算CR，直到可以接受為止[12]。

判斷矩陣可以通過(guò)算術(shù)平均法、幾何平均法以及特征值法計(jì)算出權(quán)重。此評(píng)價(jià)方法中采用特征值法進(jìn)行求解，對(duì)最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到權(quán)向量。

3.2 確定量化指標(biāo)的評(píng)價(jià)值

評(píng)價(jià)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性需要量化多個(gè)指標(biāo)，但不同指標(biāo)的計(jì)量單位不同，量化值不能直接合成[8]，需要進(jìn)行無(wú)量綱化處理，即通過(guò)函數(shù)運(yùn)算來(lái)消除量綱單位的影響，這就需要根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)建立相應(yīng)的隸屬函數(shù)。通過(guò)對(duì)隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算便可得到量化指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。

(1) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性：

(3)

式中，x1—— 實(shí)際測(cè)試的時(shí)間差值

a1—— 操作手反應(yīng)時(shí)間加手柄死區(qū)行程時(shí)間

b1—— 挖掘機(jī)出廠設(shè)置的手柄輸入與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出之間的最大響應(yīng)時(shí)間

K—— 判別指標(biāo)是否達(dá)到最低要求的邏輯值

(2) 穩(wěn)態(tài)速度：

(4)

式中，x2—— 實(shí)測(cè)挖掘機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度

a2—— 可接受速度的最小值

b2—— 可接受速度的最大值

(3) 沖擊：

(5)

式中，pmax—— 啟動(dòng)階段最大超調(diào)下的壓力

p—— 啟動(dòng)后穩(wěn)態(tài)時(shí)的壓力

(4) 相對(duì)速度：

(6)

式中， Δv—— 當(dāng)加入或退出某執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，對(duì)應(yīng)其他動(dòng)作在此階段的速度變化量

v—— 未加入或退出之前其他動(dòng)作的速度

(5) 精控性：

(7)

式中， Δvmax—— 理論曲線與實(shí)際曲線在相同的輸入信號(hào)下輸出的最大差值

v0—— 理論曲線與實(shí)際曲線在最小輸入信號(hào)下的速度

vn—— 理論曲線與實(shí)際曲線在最大輸入信號(hào)下的速度

(6) 吸空：

(8)

式中，x6—— 實(shí)測(cè)吸空時(shí)間

a6—— 允許的吸空值

(7) 回轉(zhuǎn)制動(dòng)：

(9)

式中，x7—— 實(shí)測(cè)漂移角度

a7—— 回轉(zhuǎn)平臺(tái)允許的漂移角度

4 確定合成關(guān)系及仿真驗(yàn)證

4.1 確定合成關(guān)系

在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系中，單個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值與權(quán)重通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ê铣煽梢缘玫较到y(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。通常采用的合成方法有加法合成、乘法合成和加乘混合等。不同的合成方法其數(shù)學(xué)表達(dá)式不同，具有的數(shù)學(xué)意義不同，因此所得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)存在差異，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇合適的合成方法。在評(píng)價(jià)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性中運(yùn)用加法合成進(jìn)行各指標(biāo)評(píng)價(jià)值與權(quán)重的綜合。

加法合成的公式如下：

(10)

(11)

式中，X—— 被評(píng)價(jià)事物得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

Wi—— 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

Yi—— 單個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值

N—— 評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)

Ki—— 判別各評(píng)價(jià)指標(biāo)是否達(dá)到最低要求的邏輯值，若達(dá)到最低要求Ki為1，否則為0

在加法合成中，各指標(biāo)評(píng)價(jià)值間可以相互補(bǔ)償，評(píng)價(jià)值較高的指標(biāo)可以補(bǔ)償評(píng)價(jià)值較低的指標(biāo)，如果某個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值過(guò)低，卻被其他指標(biāo)補(bǔ)償，導(dǎo)致最終的綜合評(píng)價(jià)值依然較高，這種情況顯然是不合理的。采用有約束的線性加權(quán)辦法能很好的解決加法合成這一缺點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值過(guò)低時(shí)，將邏輯系數(shù)K取0，則最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為0，使之不具有評(píng)價(jià)意義[13]。

4.2 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方案應(yīng)用

以某公司挖掘機(jī)為例，使用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)斗桿挖掘加鏟斗挖掘復(fù)合動(dòng)作協(xié)調(diào)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)用MATLAB-Simulink搭建多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)程序，將試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)輸入程序中后，即可得到挖掘機(jī)復(fù)合動(dòng)作協(xié)調(diào)性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)程序如圖1所示。

圖1 復(fù)合動(dòng)作MATLAB-Simulink評(píng)價(jià)程序

1) 確定權(quán)重系數(shù)

判斷矩陣、權(quán)重分配表、各指標(biāo)評(píng)價(jià)值如表4～表6所示。從權(quán)重分配表可以看出，復(fù)合動(dòng)作協(xié)調(diào)性中相對(duì)速度所占的權(quán)重較大。

表4 判斷矩陣

表5 權(quán)重分配表

2) 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)值

讀取先導(dǎo)壓力開(kāi)始上升時(shí)間與液壓缸開(kāi)始動(dòng)作時(shí)間的差值Δt，斗桿Δt1為0.26 s，鏟斗Δt2為0.07 s，斗桿的動(dòng)態(tài)響應(yīng)有待提高。將時(shí)間差Δt代入動(dòng)態(tài)響應(yīng)隸屬函數(shù)中并與動(dòng)態(tài)響應(yīng)性所占權(quán)重相乘，即可得到復(fù)合動(dòng)作中動(dòng)態(tài)響應(yīng)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值為66。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程與時(shí)間比值，得到穩(wěn)態(tài)平均速度，其中斗桿挖掘的穩(wěn)態(tài)平均速度為468 mm/s，鏟斗挖掘的穩(wěn)態(tài)平均速度為342 mm/s，將穩(wěn)態(tài)平均速度v代入到速度隸屬函數(shù)中并與速度所占權(quán)重相乘，即可得到復(fù)合動(dòng)作中速度單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值為72.5。

讀取挖掘過(guò)程中液壓缸大腔壓力的最大超調(diào)值Δσ，斗桿Δσ為12.9 MPa，鏟斗Δσ為16.5 MPa，從曲線及超調(diào)值可以看出，挖掘機(jī)的壓力沖擊較大。將超調(diào)值Δσ代入沖擊的隸屬函數(shù)中并與沖擊所占權(quán)重相乘，即可得到復(fù)合動(dòng)作中沖擊單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值為63。

從斗桿和鏟斗液壓缸大腔壓力數(shù)據(jù)中可以看出，液壓缸大腔壓力突然接近0 MPa或者接近規(guī)定的吸空值的時(shí)間極短，完全小于吸空允許的閾值，即斗桿挖掘和鏟斗挖掘中不存在吸空現(xiàn)象， 吸空這項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值均為100，因此復(fù)合動(dòng)作吸空評(píng)價(jià)值為100。

在斗桿挖掘作業(yè)時(shí)加入鏟斗動(dòng)作，由于流量變化會(huì)導(dǎo)致斗桿運(yùn)動(dòng)速度突變，讀取斗桿運(yùn)動(dòng)速度變化量Δv為494 mm/s。在斗桿挖掘加鏟斗挖掘復(fù)合動(dòng)作時(shí)，斗桿動(dòng)作退出后，鏟斗的運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)產(chǎn)生變化，讀取鏟斗速度變化量Δv為95 mm/s，從曲線及速度變化值可以看出，挖掘機(jī)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)增減過(guò)程中的相對(duì)速度變化較大。將其帶入到相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的隸屬函數(shù)中并與相對(duì)速度指標(biāo)所占權(quán)重相乘，即可得到復(fù)合動(dòng)作中相對(duì)速度變化單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值為54。

采用最小二乘法擬合先導(dǎo)壓力-速度關(guān)系，得到實(shí)際曲線，根據(jù)其輸入信號(hào)理論計(jì)算其線性度函數(shù)關(guān)系，得到其理論曲線，讀取理論曲線與實(shí)際曲線在相同的輸入信號(hào)下輸出的最大差值Δvmax：斗桿Δvmax為206 mm/s，鏟斗Δvmax為148 mm/s；鏟斗理論曲線與實(shí)際曲線在最小輸入信號(hào)下速度v0：斗桿Δv0為459 mm/s，鏟斗Δv0為4 mm/s；理論曲線與實(shí)際曲線在最大輸入信號(hào)下的速度vn：斗桿vn為871 mm/s，鏟斗vn為398 mm/s，將其代入精控性隸屬函數(shù)中并與精控性指標(biāo)所占權(quán)重相乘，即可得到復(fù)合動(dòng)作中精控性單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值為56。從精控性曲線中可進(jìn)一步的看出，手柄輸入信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)之間的線性度較差。

綜上，將試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后代入相應(yīng)的隸屬函數(shù)中，可得各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，匯總?cè)绫?所示。

從圖2～圖11中可以看出，某型號(hào)挖掘機(jī)在斗桿挖掘加鏟斗挖掘復(fù)合動(dòng)作中，壓力沖擊、相對(duì)速度的變化均較大，精控性較差，與表6中沖擊、相對(duì)速度、精控性的的評(píng)分基本保持一致。因此，需要減小挖掘機(jī)壓力沖擊、相對(duì)速度變化，提高其精控性。最后，采用加法合成法進(jìn)行綜合計(jì)算，得到斗桿挖掘加鏟斗挖掘復(fù)合動(dòng)作的綜合評(píng)價(jià)值為66.1。

圖2 斗桿挖掘動(dòng)態(tài)響應(yīng)性

圖3 鏟斗挖掘動(dòng)態(tài)響應(yīng)性

圖4 斗桿挖掘速度

圖5 鏟斗挖掘速度

圖6 斗桿挖掘沖擊

圖7 鏟斗挖掘沖擊

圖8 鏟斗進(jìn)入相對(duì)速度

圖9 斗桿退出相對(duì)速度

圖10 斗桿挖掘精控性

圖11 鏟斗挖掘精控性

表6 各指標(biāo)評(píng)價(jià)值

5 結(jié)論

針對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性難以客觀評(píng)價(jià)的問(wèn)題，在較少定量信息支持的前提下，以影響挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性的多指標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)層次分析法，達(dá)到了將操作手經(jīng)驗(yàn)的模糊信息轉(zhuǎn)化為精確權(quán)重系數(shù)的目的，從而得到了一組既符合實(shí)際又有理論依據(jù)的權(quán)重，并對(duì)各個(gè)指標(biāo)分別應(yīng)用合適的隸屬函數(shù)計(jì)算其評(píng)價(jià)值，完成了評(píng)價(jià)中多指標(biāo)、多準(zhǔn)則的復(fù)雜評(píng)價(jià)任務(wù)，以加權(quán)求和的方法計(jì)算評(píng)價(jià)值，考慮加法合成存在各指標(biāo)間的線性補(bǔ)償，引入邏輯系數(shù)K對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行修正，克服了其他指標(biāo)對(duì)某個(gè)或某些極低評(píng)價(jià)值的補(bǔ)償導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。基于某型號(hào)挖掘機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了MATLAB-Simulink仿真驗(yàn)證，得到較為客觀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，該評(píng)價(jià)方法可以定量評(píng)價(jià)挖掘機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)性，對(duì)研發(fā)人員基于該評(píng)價(jià)結(jié)果做出分析決策具有實(shí)際指導(dǎo)意義。