滾筒式采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤及控制策略研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，井下采煤一直是一項(xiàng)高勞動(dòng)強(qiáng)度、高危險(xiǎn)性工程。因此，科學(xué)家和工程學(xué)家們總是在尋找降低采煤危險(xiǎn)性、提高生產(chǎn)效率的方法。毫無(wú)疑問(wèn)，機(jī)械化和自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率和降低采煤危險(xiǎn)系數(shù)的有效手段。在煤炭行業(yè)，采煤機(jī)械化已在世界范圍內(nèi)普及，其自動(dòng)化技術(shù)也在部分煤層條件較好的發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛使用，如德國(guó)、澳大利亞、美國(guó)等，我國(guó)在采煤自動(dòng)化方面與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的距離，差距主要體現(xiàn)在煤巖界面識(shí)別、工作面設(shè)備自動(dòng)找直等技術(shù)。本文重點(diǎn)針對(duì)煤巖界面識(shí)別這一

2、研究領(lǐng)域展開(kāi)研究與討論，對(duì)縮短國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化采煤差距起了非常積極的作用。
　　本研究主要在國(guó)內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有采煤機(jī)機(jī)型設(shè)計(jì)了基于軌跡跟蹤的自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)，這種調(diào)高系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)的電控平臺(tái)要求低。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了地面調(diào)試和井下調(diào)試。此外，針對(duì)前述調(diào)高系統(tǒng)跟蹤精度低、調(diào)高過(guò)于頻繁等缺陷，本文也設(shè)計(jì)了適用于高性能控制器的自動(dòng)化調(diào)高系統(tǒng)并對(duì)其控制策略進(jìn)行了仿真研究。
　　論文主要內(nèi)容如下:
　　第一章，介紹了基于軌跡

3、跟蹤的自動(dòng)化調(diào)高系統(tǒng)的適用采煤工藝-長(zhǎng)壁法采煤，總結(jié)了過(guò)去國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)利用傳感器實(shí)現(xiàn)煤巖識(shí)別的直接方法和基于軌跡跟蹤的間接煤巖識(shí)別法的發(fā)展與現(xiàn)狀，并提出了該課題的研究意義和研究?jī)?nèi)容。
　　第二章，詳細(xì)介紹了如何利用軌跡跟蹤原理實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)化調(diào)高，其中重點(diǎn)探討了采樣周期和進(jìn)刀方式的選擇。建立了調(diào)高系統(tǒng)杠桿實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)研究做了鋪墊。
　　第三章，重點(diǎn)闡述了基于開(kāi)關(guān)閥的軌跡跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真與實(shí)驗(yàn)研究。

4、仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明可以在經(jīng)濟(jì)型的PLC主控平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)化行走和調(diào)高，針對(duì)其調(diào)高精度不高、調(diào)高次數(shù)多等缺陷，提出了減少調(diào)高次數(shù)、提高調(diào)高精度的控制方法。
　　第四章，本章介紹了高度精度、高可靠性的軌跡自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了“煤巖識(shí)別＼軌跡跟蹤”模塊的設(shè)計(jì)，闡述了采用工程機(jī)械常用負(fù)載敏系統(tǒng)作為調(diào)高液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)。最后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的軌跡跟蹤系統(tǒng)的可行性，并提出了液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的優(yōu)化方案。