懸臂式掘進機自動截割控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、懸臂式掘進機在掘進現(xiàn)場面臨掘進環(huán)境惡劣，粉塵、水霧、煤層特性的不斷變化等工況，造成截割斷面成形質(zhì)量差、工作效率低、能量損耗大等實際問題。對于以上問題，本文以PLC為主控單元，根據(jù)操作人員輸入的斷面形狀和參數(shù)完成巷道斷面自動截割成形，同時通過截割電機反饋電流控制實現(xiàn)其恒功率調(diào)速。
　　本文在剖析了很多相關(guān)方面資料后，先通過測量計算得到了掘進機模擬作業(yè)時截割頭中心所處空間坐標(biāo)系下的位置和驅(qū)動油缸的伸縮長度，以及懸臂在水平和垂直方向上擺

2、動角，并建立其空間數(shù)學(xué)模型；其次針對當(dāng)前煤礦巷道中普遍存在的斷面形狀，設(shè)計了截割控制的實際工藝路徑；最后分析了懸臂式掘進機的截割機構(gòu)以及作業(yè)情況，且根據(jù)實際系統(tǒng)搭建起了巷道斷面自動截割控制的數(shù)學(xué)模型。為接下來的截割斷面成形仿真和自動截割控制系統(tǒng)提供了可靠的理論依據(jù)。
　　另外，為了使懸臂式掘進機實現(xiàn)恒定功率的智能控制，本文在基于遺傳算法的前提下得出了新型的改進模糊控制策略，該控制策略是通過遺傳算法對模糊控制器進行優(yōu)化，使模糊控制器

3、的參數(shù)可運行于在線自行調(diào)整的功能下，實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)變化的實時響應(yīng)。通過對掘進機懸臂運動的仿真，比較了傳統(tǒng)與新型的模糊控制策略，得到基于遺傳算法優(yōu)化后的模糊控制策略在恒功率控制上很好的削弱了其對系統(tǒng)參數(shù)變化的敏感性，同時提升了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，增強了整體系統(tǒng)的魯棒性。
　　最后，針對西安煤礦機械有限公司的EBZ260型懸臂式掘進機，本文分別對其硬件及軟件進行設(shè)計，并對其廠內(nèi)模擬運行試驗數(shù)據(jù)進行分析，得出本文的控制策略運用在懸臂式掘