基于模糊自适应PID的液压支架群移架同步控制策略研究

当前在综采工作面中液压支架群自动跟机快速移架过程普遍存在较大的同步误差。针对此问题，本文以液压阀的流量为控制量，以液压杆位移为输出量，建立三台液压支架移架过程的同步控制系统，将四种经典的耦合同步控制策略与模糊自适应积分分离PID控制相结合，利用AMESim-Simulink联合仿真软件进行仿真实验，通过稳定性实验与抗干扰实验分析比较四种控制策略的实验结果，得到最优的控制策略，以减小移架过程中的同步误差。结果表明：在稳定性实验中，均值耦合同步控制策略同步误差小于0.7 mm，比主从同步控制、并行同步控制、交叉耦合同步控制精度高；在抗干扰实验中，均值耦合同步控制策略同步误差小于0.8 mm，比主从同步控制、并行同步控制、交叉耦合同步控制受影响小。以上研究结果表明，均值耦合模糊自适应积分分离PID控制方法控制精度高、抗干扰能力强、系统同步误差最小。     

煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系

向地球深部要资源已成为国家战略。然而,现有的煤炭开采理论、技术及方法难以解决深部开采遇到的技术难题与环境污染问题,对煤炭开发与利用方式进行变革已势在必行。以煤炭技术变革为导向,以解决2 000 m以深煤炭资源开发的瓶颈难题为目标,系统阐述了煤炭深部原位开采的科学技术构想,提出了深部原位流态化开采的采动岩体力学理论、深部原位流态化开采的"三场"可视化理论、深部原位流态化开采的原位转化多物理场耦合理论、深部原位流态化开采的原位开采设计、转化与输运理论、深部原位流态化开采的地质保障技术、深部原位流态化开采的精准探测与导航技术、深部原位流态化开采的智能开拓布局技术、深部原位智能化洗选技术、深部原位采选充电气热一体化的流态化开采技术、深部原位无人化智能输送与提升技术、深部原位能量诱导物理破碎流态化开采技术、深部原位化学转化流态化开采技术、深部原位生物降解流态化开采技术、深部原位煤粉爆燃发电关键技术等。明确了煤炭深部原位流态化开采的战略路线,构建了煤炭深部原位流态化开采的理论与技术体系。     

矿井无轨列车组液压同步控制系统研究

设计了矿井无轨列车组液压同步控制系统,并针对单车4个升降液压缸因偏载造成的不同步问题,采用基于电液伺服阀的闭环液压同步控制,验证了耦合同步控制对液压同步系统的有效性。同时使用遗传算法对PID控制进行参数寻优,利用搭建的联合仿真平台,实现四缸同步升降控制,确保单车平稳运行。     

基于AMESim与Simulink联合仿真的矿井无轨列车液压同步控制系统

针对传统矿井有轨辅助运输存在的结构复杂、操控不易、效率不高且在斜坡工作面安全系数低下等问题,以新型矿井无轨列车为研究对象,建立AMESim与Simulink联合仿真平台,研究实现系统液压同步控制。分析无轨列车工作原理;建立液压同步系统联合仿真模型;针对系统运行过程中存在的强耦合、非线性、偏载大等情况,分析"主从、等同、耦合"三种液压同步控制策略的有效性,并在最优控制策略下实现遗传算法寻优的PID液压同步控制;联合仿真结果表明:模拟极限负载组合(0 kN,50 kN,100 kN,150 kN)情况下,采用耦合同步控制策略下基于遗传算法对PID寻优的控制系统能够实现系统动态同步误差小于±8 mm。系统具有较强的稳健性,满足矿井无轨列车液压缸运行同步平稳、快速的控制要求,确保煤矿安全生产。     

巷道临时支护支架的液压同步系统设计与试验研究

设计了临时支护支架液压同步系统,采用自调式同步阀来实现内、外立柱液压缸和推移液压缸的同步控制,并建立了推移液压缸同步控制试验系统,在不同偏载下进行了同步控制试验。试验结果表明,该系统具有较高的同步精度,双缸的同步误差小于3%,可以满足实际需求。该研究对巷道临时支护支架液压同步系统的设计与分析具有借鉴意义。     

30000kN液压支架试验装备测控技术开发

为解决30000kN液压支架试验装备多缸同步控制、远程自动调压、信息共享等难题,应用计算机技术、网络通信技术、虚拟仪器技术、电液比例控制技术和自动测试技术,开发一套30000kN液压支架试验装备测控系统及视频监视系统,重点阐述了系统架构设计、系统软硬件设计、网络通信技术等。     

对单杆串联缸新同步液压回路的改进

在液压系统中，使2个或多个液压缸在运动中保持速度相同或相对位置不变的回路称为同步回路。在多缸液压系统中，影响同步精度的因素是很多的，例如，液压缸外负载、泄漏、摩擦阻力、制造精度、     

深地煤炭资源安全高效智能化开采关键技术与实践

深地煤炭资源地质赋存复杂,智能化开采是深地资源安全、高效、绿色发展的必由之路。智能化开采成套技术与装备能否适应千米深井复杂地质环境、控制围岩稳定并驱动装备跟随煤层自动推进是影响煤炭安全高效开采、减少作业人员、降低劳动强度的关键。山东能源集团聚焦千米深井智能化开采围岩控制理论,提出了以强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合为核心的支架-围岩智能耦合关系,并形成与之相适应的智能耦合控制逻辑;为突破超大采高智能综采开采工艺及超高煤壁围岩控制技术瓶颈,提出了超大采高液压支架工作阻力“双因素控制法”,发明了三滚筒采煤机及其配套开采方法,研制了与超大采高智能综采相匹配的液压支架及配套系统;针对超大采高综放开采智能化放煤理论与围岩控制难题,提出超大采高综放支架-围岩耦合协调采放空间控制方法,创新了超大采高综放“马鞍形”开采工艺,研制了7 m超大采高智能综放开采液压支架及配套系统;研发了无反复支撑、快速循环自移的单元式超前支架,解决了回采巷道超前支护距离长、支护技术与装备适应性差的问题;开发了基于惯导和精准地质模型的智能采煤控制系统,解决了深部矿井工作面设备智能控制及困扰连续生产的难题;搭建了千米深井智能化开...     

液压双动力同步分料器设计

针对目前煤炭传输过程中常用的单缸控制的分料器存在的易跑偏、卡滞等问题,提出了一种液压双动力同步分料器。利用该分料器采用液压阀控双缸同步控制的原理,采用PID控制策略,实现了煤炭输送过程中的连续给料、输送量大、强度大、体积小,分料比例可调的功能。有效地解决了原先采用单液压缸控制料斗,设备频繁出现的跑偏卡滞现象,降低了运行过程中的故障率,提高了生产效率。通过仿真实验发现,采用双动力控制的分料器,同步效果良好,可以用于煤炭运输及其他相关行业中。     

磨机多点同步顶升系统的设计与仿真

针对目前大型磨机安装和检修需要高精度的多点同步顶升装备的需求,设计了一种基于PWM控制高速开关阀的多缸高精度同步顶升系统;建立了多点同步顶升系统液压和电气控制系统的AMESim仿真模型。仿真结果表明,该顶升系统同步控制精度远高于预期目标,确保了设计方案的正确性。     

深地煤炭资源流态化开采理论与技术构想

地球浅部煤炭资源逐步开采殆尽,煤炭资源开发不断走向地球深部。然而,面对深部地层环境与极限开采深度的限制,传统采矿学与力学等理论难以解决深部煤炭开采出现的技术难题,深部煤炭绿色安全高效生产面临严峻挑战。结合深地煤炭资源开发的未来趋势,提出深地煤炭资源流态化开采的颠覆性科学构想及流态化开采定义、目标与内涵,建立深地流态化开采的应力-温度-渗流-化学-微生物等多种作用机制的多场耦合模型与可视化理论,揭示煤炭流态转换的物理、化学与生物机制,建立深地煤炭资源的采、选、充、电、热、气一体化的物理流态化开采、化学转化流态化开采、生物降解流态化开采、物理破碎流态化开采等颠覆性理论和技术。在此基础上,提出"2025基础研究、2035技术攻关、2050集成示范"的战略实施路线,构建深地煤炭资源无人智能化的采选充一体化开采、热电气集成转化的流态化开采理论与技术体系,达到"地上无煤、井下无人"的绿色环保目标,实现深地煤炭资源开采的颠覆性变革。     

支锚行走液压系统的设计与负载特性分析

分析了快速掘进支锚平台的结构和其行走机构的工作原理,设计了行走机构的液压系统;针对煤矿掘进巷道的实际情况,研究了行走机构在3种工作状况下的液压缸负载特性。在保证支锚平台正常工作的条件下,优化了上坡、下坡、平坡行走时液压缸串并联方式和所需负载,提高了掘进支锚的工作效率,为快速掘进支锚平台行走机构的参数设计提供依据。     

煤炭安全高效开采技术与装备发展

基于我国煤炭工业"黄金十年"安全高效开采技术发展成就,阐述了液压支架与围岩刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系理论的创立与应用;提出了大倾角煤层液压支架"自撑—邻拉—底推—顶挤"的稳定性控制策略及成套技术;解决了薄煤层超大伸缩比立柱、智能化开采技术难题,研发0.6~1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备,实现工作面有人值守无人操作;开发了7m特大采高综采成套装备及大梯度过渡配套技术,实现大采高综采技术新突破;研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备,成功实现14~20m特厚煤层安全、高效、高回收率开采。基于煤炭市场发展趋势和技术发展要求,展望"十三五"煤炭安全、高效、集约、智能化开采技术与装备发展方向。     

煤矿用自动钻机旋扣系统同步控制策略

煤矿用自动钻机在接、卸扣工况旋扣时存在因给进速度与动力头旋转速度不匹配,钻杆螺纹接头出现咬扣、撕扣及磨损过快等问题,迫切需要一种速度同步控制性能较好且适合运用于工程实际的控制方法。通过理论分析对比与试验,提出了基于非线性前馈补偿的复合同步控制策略,建立了该复合同步控制策略的数学模型,运用AMESim和Simulink对控制系统进行联合仿真验证,确认了该控制策略的可行性。以某型自动钻机为例,采用所提出的控制策略进行了钻杆重复接、卸扣试验。结果表明：旋扣时,给进系统与动力头旋转系统的同步性能良好,能很好的补偿系统负载非线性变化对同步特性的不利影响,同步性能满足接扣系统需求。研究有望为相关煤矿用自动钻机的设计提供参考。     

深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

我国深部煤炭资源储量丰富.煤炭地下气化可将其转化为燃气输出到地面,是深部煤炭原位流态化开采的重要途径.本文介绍了煤炭地下气化技术(UCG)的发展历程、技术现状以及中深部煤炭地下气化典型案例,基于现代煤炭地下气化技术体系剖析了深部煤炭地下气化的关键技术及技术攻关方向,展望了以天然气生产为目标的深部煤炭气化开采前景.UCG...     

煤矿井下排水泵的双电机同步控制策略分析

为了提高煤矿井下双电机同步控制系统的稳定性,在永磁同步电机矢量控制的研究基础上,分析了机械和电子2种同步控制方法,认为电子同步控制方法更适合煤矿井下双电机同步控制.针对双永磁同步电机控制策略中并行控制、主从控制、偏差耦合控制和交叉耦合控制4种控制方式进行仿真研究.结果表明,并行控制方式结构简单,无干扰时同步精度高,但是...     

淮南矿区煤炭深部开采技术问题与对策

为实现深部煤炭安全高效绿色开采,剖析了淮南矿区深部开采面临的瓦斯、灰岩水、地压、地温等4个方面技术难点,并给出深井开采的7大关键技术对策,即:优化开采布局,整合资源;构建瓦斯治理模式,创建瓦斯治理示范工程;研发试验了深部煤矿全断面硬岩盾构机和更小断面煤矿顶管机等,推进"机械化、自动化、智能化、信息化"进程;开创"钻、疏、注"一体化灰岩水防治技术;研发矿井降温技术;开发深井巷道稳定性控制与支护技术;推进协调、绿色开采成套技术,以此解决深部开采的关键技术难题,推进协调绿色发展,提高深部矿井安全生产及综合效益。     

同步控制在液压支架试验台的应用

针对开发大采高液压支架试验台的要求,研究采用电液比例伺服阀控制非对称液压缸动力机构。控制系统分别采用PID、Fuzzy-PID控制算法进行仿真试验,分析同步控制的精度。     

千米深井三软煤层智能开采关键技术与展望

基于我国淮南矿区三软煤层赋存条件及综采自动化技术发展现状,分析了千米深井三软煤层综采工作面实现智能化、少人化开采的制约因素与技术瓶颈。针对三软煤层易发生煤壁片帮与顶板冒漏等问题,提出了基于多参量监测与融合分析的液压支架智能自适应控制策略;通过分析采煤机精准定位与智能调高存在的技术瓶颈,提出了基于地质信息模型和随掘随采探测动态修正的采煤机采高智能调控策略;分析了刮板输送机发生上窜、下滑等异常工况的原因,提出了基于刮板输送机三向姿态智能监测的异常工况预警与调控策略,并辅以刮板输送机推移工序进行调整;针对综采工作面超前支护区域难以实现智能化推进的难题,研发设计了单元式智能自适应超前液压支架及自动搬移装置,提高了对大变形巷道的适应性及智能化控制水平;分析了综采装备群智能协同推进控制策略,对综采工作面智能化开采技术的发展方向进行了展望。     

深部采动响应与灾害防控研究进展

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。