綜采裝備協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前,煤礦井下的綜采裝備以人工現(xiàn)場操作為主,由于綜采工作面生產(chǎn)環(huán)境惡劣多變,人工現(xiàn)場操作裝備生產(chǎn)費(fèi)時、費(fèi)力和低效,不僅如此,操作人員的身體狀態(tài)和心理狀態(tài)也會影響機(jī)電裝備控制的準(zhǔn)確性、可靠性和安全性。一旦發(fā)生事故,極易造成人員傷亡。因此,需要研究綜采裝備的協(xié)同控制理論和方法,提高生產(chǎn)過程的自動化水平,減少現(xiàn)場操作人員,實現(xiàn)綜采工作面的安全高效生產(chǎn)。
　　本文以綜采工作面的采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)為研究對象,深入研究了采煤機(jī)、液壓

2、支架和刮板輸送機(jī)之間的協(xié)同控制機(jī)制,通過工作機(jī)理分析、模型建立理論研究和工業(yè)性實驗相結(jié)合,提出綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)的協(xié)同控制方法,為實現(xiàn)綜采工作面的自動化和少人化奠定理論基礎(chǔ)。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)深入分析了采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能,構(gòu)建了采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)的物理傳感體系?；诰C采裝備的工作流程,建立了綜采裝備的姿態(tài)協(xié)同控制模型和性能協(xié)同控制模型。
　　(2)考

3、慮到綜采裝備所處環(huán)境復(fù)雜多變、傳感信號容易受到干擾的情況,分析了常見傳感信號除噪方法的不足,設(shè)計了一種基于小波包變換理論的能量-相關(guān)性方法,實現(xiàn)了對含有復(fù)合噪聲的傳感信號的除噪。基于除噪后的傳感信號,提出了一種基于模糊邏輯-概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多傳感信息融合方法,建立了綜采裝備的狀態(tài)空間,實現(xiàn)了對綜采裝備工作狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。
　　(3)利用紅外裝置和旋轉(zhuǎn)編碼裝置在不同尺度上的測量特點,通過引入動態(tài)調(diào)節(jié)因子,實現(xiàn)了采煤機(jī)的準(zhǔn)確定位。提出了

4、一種基于環(huán)境條件變化的模糊優(yōu)化控制方法,提高了采煤機(jī)記憶截割路徑執(zhí)行的準(zhǔn)確性。提出了一種基于雙坐標(biāo)系的采煤機(jī)滾筒截割路徑控制方法,盡量保證了綜采工作面頂?shù)装宓钠秸浴２捎梅墙佑|式霍爾電路獲取液壓支架的對齊信號,實現(xiàn)了綜采工作面液壓支架的自動對齊。分析了采煤機(jī)運(yùn)行速度和液壓支架動作頻率的關(guān)系,提出了基于采煤機(jī)位置和速度的液壓支架姿態(tài)自適應(yīng)控制方法。分析了采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)三者間的配合關(guān)系,實現(xiàn)了基于采煤機(jī)位置和速度的刮板輸送機(jī)撓

5、度控制。
　　(4)建立了一種基于改進(jìn) Elma n神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的綜采裝備工作狀態(tài)滾動預(yù)測模型,實現(xiàn)了對綜采裝備的工作狀態(tài)預(yù)測。提出了一種基于免疫算法的多電機(jī)協(xié)同驅(qū)動控制方法,實現(xiàn)了采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)中多電機(jī)驅(qū)動過程的均勻輸出;建立了一種基于液壓支架動作統(tǒng)計的供液壓力動態(tài)預(yù)測的壓力輸出協(xié)同控制模型,使得液壓支架能夠獲得較為穩(wěn)定的動態(tài)壓力。通過分析綜采裝備運(yùn)行過程中主要參數(shù)之間的耦合關(guān)系,以改進(jìn)型 Elma n神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測狀態(tài)和專家知識

6、為依據(jù),以產(chǎn)量/能耗比為評價指標(biāo),提出一種面向采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)的全局多級優(yōu)化協(xié)同控制方法,實現(xiàn)了不同狀態(tài)下綜采裝備的滾動優(yōu)化協(xié)同控制。
　　2012年12月至2013年6月,分別在河南平頂山天安煤業(yè)股份有限公司六礦22210綜采工作面和河南義馬煤業(yè)集團(tuán)常村煤礦2115綜采工作面對本文研究的綜采裝備協(xié)同控制方法進(jìn)行了工業(yè)性實驗。實驗結(jié)果表明,采煤機(jī)滾筒截割路徑精度誤差在5cm左右,相鄰采樣點的截割路徑波動均值小于2cm,