刮板输送机中部槽位姿测量与推移控制研究
实现少人、无人、智能的自动化开采煤矿是当前国际采矿界研究的热点，综采工作面成为煤矿生产最前沿的工作环节。刮板输送机作为综采工作面中重要组成设备之一，既要承担着煤炭装载与运输任务，同时还要为采煤机截割煤壁提供运行轨道。因此，对刮板输送机机身组件中部槽位姿实现测量，不仅关系着采煤机运行轨迹、截割滚筒高度和截深的实时调整，还关系着液压支架推溜的精确控制，甚至影响着综采工作面的安全生产及生产效率。本文以重型刮板输送机中部槽作为研究对象，以提高刮板输送机沿工作面直线状态的精度调整为研究目的，对刮板输送机中部槽的空间位姿测量及整机沿工作面直线状态调整控制进行研究。主要研究内容如下: (1)分析研究煤矿井下移动设备的定位定姿方法，考虑刮板输送机自身结构和运行特点，提出基于采煤机运行轨迹与姿态的刮板输送机中部槽位姿测量方法。 (2)基于惯性导航测量方法，根据采煤机与刮板输送机配套关系及连接几何参数，利用空间坐标变换原理，并采用四元数及四阶龙格库塔算法推导了采煤机在导航坐标系中的姿态矩阵与坐标方程，进而推导出支撑采煤机中部槽上的空间位置坐标，并建立刮板输送机中部槽的空间姿态角描述方程。 (3)建立刮板输送机整机沿工作面直线状态的偏差方程，同时为实现刮板输送机沿工作面直线状态的精确调整，以调整推移机构作为研究对象，根据推移机构各连接环节的特点，利用BP神经网络算法和数据样本训练函数，预测出推移机构产生的误差，结合调整过程中部槽的期望位移值，确定刮板输送机沿工作面直线状态的调整控制系统执行元件（推移油缸活塞杆）的给定输入。 (4)根据刮板输送机沿工作面直线状态的调整输入，由基于滑模变结构控制方法电液伺服控制系统对调整输入信号进行跟踪，利用MATLAB软件对控制系统进行模拟仿真，并与传统的PID控制方法相比较。结果表明:利用滑模变结构的控制方法，使刮板输送机沿工作面达到直线状态的控制系统具有较高的控制精度及响应速度。
煤矿开采;刮板输送机;中部槽;位姿测量;综采工作面;直线状态;控制策略
辽宁工程技术大学
硕士
机械电子工程
毛君
2017
中文
TD528.3
69
2018-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）