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针对掘进机能耗和载荷波动问题，基于灰色系统理论，以目标系列之间的关联度作为目标函数，将多目标优化转化为单目标优化问题，对截割头运动中影响因子进行试验设计，利用有限元分析软件获得各个目标对应的响应值，得到各个因子各个水平对应的影响程度，从而获得因子的最佳参数。研究结果表明：将灰色理论应用到截割头的可靠性稳健设计中，使截割头的载荷波动和比能耗得到显著降低，有效提高掘进机的工作可靠性和能量利用率。