基于采煤機(jī)DSP主控平臺的自動調(diào)高預(yù)測控制.pdf

1、煤炭井工開采中，最核心設(shè)備是工作面的支架、運(yùn)輸機(jī)和采煤機(jī)。采煤機(jī)是較復(fù)雜的、屬于技術(shù)含量較高的核心機(jī)電設(shè)備。為了煤炭生產(chǎn)的安全、高產(chǎn)和高效，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了支架運(yùn)輸機(jī)的聯(lián)動自動化，而采煤機(jī)還沒有實(shí)現(xiàn)聯(lián)動和自動駕駛。 采煤機(jī)自動駕駛中已實(shí)現(xiàn)了行走自動化，目前最需要解決的是滾筒調(diào)高自動化。本文就該課題展開了研究。 關(guān)于采煤機(jī)自動調(diào)高的研究，國內(nèi)外自上世紀(jì)七十年代就開始了，主要集中在煤巖分界方法和傳感器研發(fā)制造方面，而隨著電子通信技術(shù)的

2、發(fā)展，采煤機(jī)的主控系統(tǒng)平臺也在升級換代，因此出現(xiàn)了在高性能微機(jī)控制平臺上實(shí)現(xiàn)的記憶截割等技術(shù)，實(shí)際上類似于現(xiàn)代機(jī)器人原理。國內(nèi)采煤機(jī)目前也實(shí)現(xiàn)了主控系統(tǒng)的升級換代，尤其以我公司的基于DSP技術(shù)的主控系統(tǒng)平臺為典型。本課題圍繞國外記憶截割原理，加以消化改進(jìn)，在該平臺上以模塊化的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。 本文在模型建立和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中也引入了一些新方法，具體研究如以下幾方面所述： 首先整理綜述了采煤機(jī)滾筒自動調(diào)高的歷史研究狀況，分別介紹

3、了各類方法的優(yōu)缺點(diǎn)，針對技術(shù)的發(fā)展，提出了新的解題思路。 其次選擇現(xiàn)代通用總體布置的采煤機(jī)，對其滾筒調(diào)高方式進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。然后針對實(shí)際工況的各種干擾情況進(jìn)行改進(jìn)，確定了較符合實(shí)際的調(diào)高數(shù)學(xué)模型，同時為各類研究方法提供了一個理論依據(jù)。 第三，根據(jù)采煤機(jī)姿態(tài)控制的需要，梳理了礦用傳感器的選擇原則。通過方案對比，選擇采用了傾角和位置等傳感器，通過樣機(jī)試用取得良好效果。此外針對部分傳感器還進(jìn)行了零點(diǎn)修正和溫度補(bǔ)償，從而建立了采煤

4、機(jī)的姿態(tài)檢測系統(tǒng)。 第四，提出按照預(yù)測控制MAC模型進(jìn)行調(diào)高控制，詳細(xì)闡述了控制策略設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并引入了灰色預(yù)測模型對預(yù)測反饋通道進(jìn)行建模。根據(jù)需要，采用改進(jìn)的灰色預(yù)測模型進(jìn)行采高預(yù)測。該模型除了引入工作面采高信息，還特別引入了已成巷道的煤層高度信息進(jìn)行運(yùn)算，通過對比運(yùn)算，以調(diào)整次數(shù)較少而優(yōu)于國外的記憶切割法。 最后結(jié)合采煤機(jī)DSP主控系統(tǒng)的開發(fā)，引入同類型DSP芯片進(jìn)行調(diào)高模塊功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。文中詳細(xì)分析了DSP芯片的功能