液壓支架電液控制煤機(jī)定位與電磁閥緩變失效預(yù)測(cè)研究.pdf

1、地下綜采工作面頂板支護(hù)是煤炭生產(chǎn)安全、產(chǎn)量和效率的重要問(wèn)題，其安全性、可靠性及自動(dòng)化程度直接影響煤炭生產(chǎn)的安全性及生產(chǎn)效率。液壓支架電液控制系統(tǒng)是液壓支架控制的核心，我國(guó)現(xiàn)使用的液壓支架電液控制系統(tǒng)主要依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格高、交貨期長(zhǎng)、備件昂貴不能完全適應(yīng)我國(guó)煤礦的條件。因此，參考國(guó)外先進(jìn)液壓支架電液控制系統(tǒng)，并結(jié)合我國(guó)的煤礦條件實(shí)現(xiàn)液壓支架電液控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，可擺脫對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的依賴、積累相關(guān)技術(shù)、提高我國(guó)采煤自動(dòng)化水平、減少煤礦

2、事故發(fā)生率，具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文在此技術(shù)背景下，研制了液壓支架電液控制系統(tǒng)；為實(shí)現(xiàn)煤機(jī)聯(lián)動(dòng)綜采自動(dòng)化、故障快速定位及預(yù)測(cè)，提高煤炭生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)效率，研究煤機(jī)定位及關(guān)鍵設(shè)備故障預(yù)測(cè)方法。
　　分析了地下綜采系統(tǒng)架構(gòu)、采煤進(jìn)程及國(guó)際先進(jìn)綜采工作面頂板支護(hù)系統(tǒng)液壓支架電液控制系統(tǒng)。對(duì)液壓支架電液控制系統(tǒng)的供電、組網(wǎng)、隔離方式、控制功能和控制過(guò)程，以及單臺(tái)液壓支架控制器與其配套設(shè)備的連接組成進(jìn)行研究，為后續(xù)研發(fā)設(shè)計(jì)支架控

3、制系統(tǒng)提供有效參考。
　　研制了液壓支架電液控制系統(tǒng)。液壓支架電液控制系統(tǒng)由若干液壓支架控制器串行連接組成，液壓支架控制器包含主控制器及電磁閥驅(qū)動(dòng)控制器。在硬件上提出上電時(shí)序化設(shè)計(jì)，通過(guò)確保電磁閥驅(qū)動(dòng)控制主回路各管腳狀態(tài)確定后釋放閥體開啟控制權(quán)限，解決因電磁閥驅(qū)動(dòng)控制器在上電或意外復(fù)位時(shí)的管腳不定態(tài)造成的工作面失控問(wèn)題。
　　設(shè)計(jì)了同步積分型紅外廣角收發(fā)裝置，研究了基于紅外信號(hào)強(qiáng)度的采煤機(jī)定位方法。分析信號(hào)調(diào)理及紅外接收二級(jí)

4、管實(shí)際模型及紅外廣角定位接收裝置I/V轉(zhuǎn)換電路的不穩(wěn)定性，采用超前校正的方法向反饋系數(shù)中引入零點(diǎn)，補(bǔ)償了實(shí)際模型產(chǎn)生的極點(diǎn)及引入相移，降低了環(huán)路增益穿越斜率；提出了基于通訊的紅外信號(hào)同步積分方法，解決了多接收裝置信號(hào)的同步問(wèn)題，確保接收的模擬信號(hào)強(qiáng)度僅與收發(fā)裝置位置相關(guān)；分析了井下采煤機(jī)紅外發(fā)射點(diǎn)投影位置鄰近若干接收點(diǎn)處接收紅外光強(qiáng)的分布情況，提出了在接收裝置被遮擋及未被遮擋情況下的采煤機(jī)發(fā)射點(diǎn)定位方法，及基于卡爾曼濾波算法的采煤機(jī)速度

5、跟蹤預(yù)測(cè)方法，提高煤機(jī)定位準(zhǔn)確性。
　　分析了電磁閥機(jī)械特性及電參數(shù)模型，設(shè)計(jì)了電磁閥實(shí)時(shí)故障診斷及驅(qū)動(dòng)端線圈電流緩變數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)，研究了基于電磁閥驅(qū)動(dòng)線圈電流的緩變失效特征提取方法。分析了液壓支架電液信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)鍵裝置電磁閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械運(yùn)動(dòng)特性，在建立電磁閥電特性模型的基礎(chǔ)上，分析了電磁閥開啟時(shí)線圈電流暫態(tài)過(guò)程的正常及故障狀態(tài)特征；通過(guò)電磁閥實(shí)時(shí)故障診斷及驅(qū)動(dòng)端線圈電流緩變數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)，在獲取電磁閥從正常到故障過(guò)程的電

6、磁閥線圈電流數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁閥電參數(shù)模型分析了電磁閥線圈電流動(dòng)態(tài)過(guò)程的緩變特征，采用模板匹配、K-L變換、小波變換、云理論等方法提取了電磁閥驅(qū)動(dòng)端電流的緩變失效特征。
　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電磁閥緩變失效分類與預(yù)測(cè)研究。提出了基于受限卡爾曼濾波算法的緩變特征增強(qiáng)算法，解決了電磁閥在緩變失效過(guò)程中因突發(fā)故障引入特征量突變而引起的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類及預(yù)測(cè)分辨率降低問(wèn)題；以趨勢(shì)增強(qiáng)后的特征量作為網(wǎng)絡(luò)輸入量，使用LVQ網(wǎng)絡(luò)、GRNN網(wǎng)絡(luò)和PNN