液压挖掘机作业工况复杂多变,载荷变化很大,导致发动机输出与负载需求不匹配,引起油耗升高,排放变差。论文从动力源效率优化、液压泵-执行机构功率匹配、执行机构-负载功率匹配和负载辨识等四个方面综述了国内外挖掘机功率匹配研究现状,分析现有研究方法的不足,提出一种新的解决方法:根据挖掘机作业循环阶段及作业对象的不同,合理设定发动机工作点,并采取针对性的控制。主要研究内容及成果如下:一、液压挖掘机作业循环阶段智能识别技术研究提出一种以主泵压力为识别对象的智能识别方法,据以实现液压挖掘机作业循环各阶段的自动识别。以各阶段开始或结束时的一段波形作为分段标志,对作业循环进行分段。采用有向无环图支持向量机(DAGSVM)多类分类方法,识别各分段标志。根据各类样本之间的可分度,优化DAGSVM结构。同时设定距离阈值,保证被识别出的波形为分段标志。引入智能校验系统,对由操作手误动作等引起的识别错误进行校正,使识别准确率由65%提高至95%。实际测试表明,该方法识别准确率高,实时性好,能够有效识别作业循环各阶段。二、分阶段发动机工作点稳定控制策略根据挖掘机作业工况及发动机工作特性,确定发动机工作点设定准则。分析作业循环不同阶段的特点,设定各阶段发动机工作点。提出基于最大加速度的工作点切换控制策略,实现发动机工作点的快速切换。采用转矩感应控制与转速感应控制相结合的控制方法,保证发动机工作点的稳定。最后进行了相关试验,结果表明,分阶段工作点稳定控制策略能够根据阶段不同,使发动机稳定工作在设定的工作点上。三、液压挖掘机回转启动过程节能技术研究提出一种流量控制节能回转系统,减小液压挖掘机回转启动过程中因泵输出流量与回转马达需求流量不匹配而产生的能量损失。使用流量控制阀将过载缓冲阀溢流流量信号转换为压力信号,根据该压力信号调节泵排量。仿真和实验表明,流量控制节能回转系统能够有效减小回转启动过程中的能量损失,相比传统回转系统,可节能20%以上。同时由于溢流一直存在,保证了回转启动过程中的扭矩需求,与传统回转系统相比,回转启动时间基本不变。四、液压挖掘机功率匹配试验台搭建及相关试验研究搭建液压挖掘机功率匹配试验台,使用比例溢流阀和比例减压阀对主泵进行模拟加载。提出试验台整体方案,介绍了各子系统功能,并进行了相关元器件选型。之后在试验台上研究了发动机、比例溢流阀相关特性及功率匹配控制策略。最后在实际挖掘机上进行测试,比较了分阶段功率匹配控制与分工况控制方案的油耗效率。试验结果表明,分阶段功率匹配控制在作业效率提升的情况下,斗油耗降低了 6%。