2022年采煤机滚筒调高截割记忆程控的控制策略 .pdf

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1、第 26 卷第 5 期辽宁工程技术大学学报 2007年 10 月Vol.26 No.5 Journal of Liaoning Technical University Oct.2007收稿日期：2006-07-21基金项目：教育部科学技术研究重点基金资助项目（206045）；黑龙江省研究生创新科研资金资助项目（YJSCX 190HLJ）作者简介：刘春生（1961-），男，山东牟平人，教授，主要从事机械设计和液压传动与控制教学、科研工作，E-mail：Liu_。本文编校：焦丽文章编号：1008-0562(2007)05-0751-03 采煤机滚筒调高截割记忆程控的控制策略刘春生1，荆凯2，杨秋

2、1(1.黑龙江科技学院机械工程学院,黑龙江哈尔滨 150027;2.四川建筑职业技术学院机电工程系,四川 德阳 618000)摘 要：针对采煤机滚筒调高机构的特点，即定量、开关式控制液压系统，分析了记忆程控预知控制结果的再现控制的特征。给出了滚筒调控静态数学模型，并根据调高机构的调控特征方程与采样点间顶底板变化特征方程的差异，给出了在其采样区间内的指令式控制策略，其方法的规则条目少、简单易运算、符合实际控制要求。关键词：采煤机；自动调高；记忆程控；控制策略中图分类号：TD 421.6 文献标识码：AControl strategy of sample intervals of cutting

3、memory program controlling for shearer drum LIU Chun-sheng1，JING Kai2，YANG Qiu1(1.College of Mechanical Engineering，Heilongjiang Institute of Science and T echnology，Harbin 150027，China;2.Department of Mechanical Engineering,Sichuan College of Architectural Technology,Deyang 618000，China)Abstract：In

4、 view of the character of drum lifting frame,invariable value and switch control hydraulic transmission system,this paper analyzes reappearing controlling character of memory program controlling predicted control results.Static mathematic model of drum accommodation and control is presented,and inst

5、ruction model control strategy of sample intervals is presented based on differences between characteristic equations of lifting frame and characteristic equations of top and bottom board change among the sampling spots,the rules of this method are few,simple,easy to operate and meet controlling dem

6、ands.Key words：shearer；drum automatic lifting；memory program control；control strategy 0 引 言 滚筒自动调高技术是实现采煤机自动化的关键技术之一。研制出工作可靠，有一定分辨率的煤岩分界传感器1-2，是实现采煤机真正意义上的滚筒自动调高的关键。但因煤岩的特殊性及其井下的恶劣条件，目前，还没有一种煤岩分界识别传感器在分辨率、检测精度、稳定性和可靠性方面达到工业化要求。因此，近年来滚筒调高的间接方法研究得到了重视和发展，如截割记忆程控方法国外已达到工业化应用，我国还处在理论研究和试验阶段3。记忆程控的特征是预知控

7、制结果的再现控制，控制的精度和可靠性取决于采样记忆的信息量准确程度和指令式控制方法4-5。指令式控制主要考虑以下四个方面：两个采样点间的控制策略方法；两个以上的采样点间的控制策略方法；采煤机运行到工作面两个端头换向时的调控方法；采煤机在斜切进刀过程中的调控方法。本文着重探讨前两方面。1 滚筒静态调控模型 图 1 为采煤机滚筒调高系统简图。滚筒调控时，滚筒摆动速度cos1RlAQlVt?=或cos2RlAQ?=式中 cos21RlAAQlVt?=）（，)(90-=，t+=0将滚筒调整量分解成水平和垂直两个方向位移，即sin?=tVtVStq?水tVSt?=cos垂其滚筒调整的合成位移量222)c

8、os()sin(tVtVtVSttq?+?=?名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -辽宁工程技术大学学报第 26 卷752222sin2)()(tVVtVtVtqtq?+=?当采煤机行走了一个采样间隔)(tX?时，令在一个采样间隔内采煤机的牵引速度恒定，则有qVtXt)(?=由此得滚筒调整的位移量qtqVtXVVS)()sin(?=?水cos)(?=qtVtXVS垂假设滚筒调整位移为直线调整，令其斜率为常值，KC=又由sincosddtqtVVVSSK?=水垂可得滚筒在两个采样区间内的调整静态模型）（tXKHi?=?（1）式中 iH?滚筒调高机构调控的位置直线

9、方程，由调高机构参数决定的；X?采样间隔；H?采样间隔的两端点滚筒实际位置高度差。当0)(=?tX时，0=?iH，当)(tX?=X?时，希望在理想情况下HHi?=?，若实际煤层顶板在两采样点间的滚筒位置直线变化规律，即）（tXXHHi?=?（2）式中 iH?滚筒高度位置采样直线方程，由采样间隔顶板变化差决定的。（2）式为上一截割循环的采样规律，并作为下一截割循环的控制参照规律，（1）和（2）式的关系决定控制策略6。2滚筒调高采样控制条件记忆程控是根据上一截割循环在各采样点的变化规律作为下一截割循环调控的依据。在不同的截割循环下，工作条件是不一样的。程控条件发生改变会导致调控参数发生变化，调控条

10、件：（1）在相邻的截割循环相同的采样区间内采煤机的牵引速度是不同的，这会使在一个采样区间内运行时间不同，必会影响再现规律。（2）在采样区间的两个采样点的差值大小是不同的，因此，不能用同一滚筒速率K来调整。（3）采煤机的滚筒调高通常采用手动、液动或电磁换向阀的定量、开关控制的液压系统，因此滚筒的调高速度基本是恒定的，调高的位移量起决于控制通断时间长短来进行调控。3 采样区间的控制策略由（1）和（2）可以看出（2）式为上一截割循环的采样规律，其作为下一截割循环的控制规律。因此，当然希望（1）和（2）式相同（理想状态），即XHVVVtqt?=sincos?由于牵引速度qV的不确定性，即qV在两个截割

11、循环的同一对应的采样区间内是不同的,所以在一个采样区间采用分段调 控，如 图2，为 了 使 控 制 规 律 简 单，令12XXX?-?=?，曲线1y为采煤机在本次截割循环中实际的截割曲线斜率是K，2y为上次记忆的煤层厚度曲线。采用最小二乘法进行曲线拟合（如图 2），使折线 ABC 逼近曲线2y，为了使调控滚筒跟随顶板的折曲线和实际采样的折曲线误差最小，则有Q QA1 A2 RS垂S垂VtVt V、SVq、S水V、Sl图 1滚筒调高机构Fig.1 drum lifting frame名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -第 5 期刘春生，等：采煤机滚筒调高截割记

12、忆程控的控制策略753211211)()(XXXHXKXXHXKF?-?-?+?-?=min令02)4d22211=?+?-?+?=?）（XHKHXHKXXdF（3）则可得到下式)(2)(2221XHKXHKHX?+?+?=?（4）如图 3（a），当XHVVVKtqt?-=1sincos时，则采用分段控制（根据X?大小而定的），X?取液压 支 架 中 心 距 的 整 数 倍，即nX5.1=?，,2,1=n。令XHK?=2时，由（4）式得XX?=?1031，XX?=?1072如图 3（b），当XHVVVKtqt?，XHKXH?12为例，并令125.0HH?=?，则有211HHKX?+?=?XXH

13、HHX?=?+?=?87.18.01211如图 3（c），当XHVVVKtqt?-=sincos时，则表示调控折曲线与实际折曲线基本吻合。结 论 记忆程控的静态控制模型，简化为线性直线方程，不仅使运算简单，而且完全可反映在采样区间内的宏观的调控变化规律，有良好的实用性。根据调高机构并的调控特征方程与采样点间顶底板变化特征方程的差异，提出的控制策略规则少、简单、易实现控制。参考文献：1 王增才,富强自然 射线穿透煤层及支架顶梁衰减规律J辽宁工程技术大学学报,2006,25(4):804-807.2 刘春生滚筒式采煤机理论设计基础M 徐州:中国矿业大学出版社,2003.3 李春华,刘春生采煤机滚筒

14、自动调高技术的分析J 工矿自动化,2005,(4):48-51.4 刘春生采煤机滚筒自动调高记忆程控再现模式J 煤矿机电,2004,(5):22-24 5 郜立焕,龚相超.阀控液压缸开关系统的模糊控制及Simulink 仿真J.甘肃工业大学学报,2003,29(3):65-67.6 荆 凯.采煤机记忆程控模型分析及控制策略的研究D.哈尔滨:黑龙江科技学院,2007.O?X1?X?X2A BK K c?Hy1y2?H图 2 分段控制原理Fig.2 subsection control principle?H?X?H?H?X1?X2 K K KKK?H?H?X2?X?X?X?X1?H2?H1 图 3控制策略Fig.3 control strategy(a)(b)(c)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -