基于单向示范刀的采煤机记忆截割模型构建及模拟分析

针对采煤机在薄煤层等复杂地质条件下的自动化开采作业,提出并构建基于单向示范刀的采煤机记忆截割模型,在对相关参数进行分析的基础上,应用粒子群算法对采煤机截割轨迹进行分析和规划,最后通过Matlab软件对采煤机截割轨迹进行模拟和仿真,验证基于单向示范刀的记忆截割方法的可行性。     

单示范刀记忆截割BP神经网络自适应PID控制策略

为解决井下工作人员工作强度大和降低安全隐患,针对采煤机调高系统的非线性、滞后性及载荷时变的特点,根据采煤机滚筒调高系统原理,建立了采煤机单向示范刀记忆截割的数学模型,提出了BP神经网络自适应采煤机单向记忆截割控制策略,设计了采煤机BP神经网络自适应PID控制器。通过获取采煤机的姿态、位置和工作信息,结合了单向记忆截割数学原理,对采煤机记忆截割轨迹进行模拟仿真。结果表明:BP神经网络PID能够稳定、准确地跟踪示范刀顶板截割曲线,且跟踪吻合度好,满足工程实际要求。     

基于单示范刀采煤机记忆截割的数学模型

针对双示范刀记忆截割方法截割参数采样操作劳动强度大的特点,分析了采煤机的工作状态参数与煤层参数的相互关系,提出了单示范刀的记忆截割方法,构建出采煤机几何参数、运行位置、姿态参数和煤层参数与滚筒位置的数学关系,给出了单示范刀状态下工作面顶板的记忆截割数字化模型。经对采煤机截割轨迹的多循环数值模拟,结果与样本轨迹有很好的吻合度,可为采煤机单示范刀记忆截割的程控系统设计提供理论基础。     

基于模糊自适应PID控制的单向示范刀采煤机记忆截割控制

采煤机在综采作业中所受到的载荷具有随机性,应用模糊自适应PID控制策略,针对采煤机调高机构的几何非线性特点和采煤机作业中单向信息的采集偏差现象,对采煤机双向截割滚筒高度进行自动跟踪,并给出了单向示范刀顶板和底板的数字化模型,通过对单向示范刀记忆截割曲线跟踪控制的模拟仿真,得到误差曲线,为采煤机单向示范刀记忆调高系统的设计优化提供理论支持。     

采煤机双刀示范记忆截割数学模型的研究

根据采煤机采煤工艺,在分析采煤机工作姿态变化规律的基础上,推导双刀示范记忆截割数学模型和再现轨迹时采煤机姿态与示范截割时的姿态关系,并分析误差,最终论证利用推导出的算法对滚筒调节并使之到达示范截割模式下的轨迹的可行性。     

基于微粒群算法的采煤机记忆截割路径优化

为了解决采煤机记忆截割过程中的路径优化问题,提出了基于环形微粒群算法的采煤机截割路径优化方法,研究了基于环形邻域微粒群算法的采煤机记忆截割策略。当煤层地质条件发生变化时,初始的记忆截割轨迹会产生偏差,借助环形微粒群优化算法快速收敛和全局寻优特性实现采煤机的截割路径优化。试验结果表明:该算法可快速有效地实现复杂地质环境下采煤机的路径优化,优化路径平稳可靠,利于采煤机的记忆截割和自动控制。     

基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时,需要进行人工领刀,且对煤层赋存条件要求较高,当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化,在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念,设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式,利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型,而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划,并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合,提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法,实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制,以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口,以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议,实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明,采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层,采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线,节约资源,提高生产效率。     

基于粒子群三次样条优化的采煤机截割路径规划

针对采煤机截割路径的规划问题,提出了粒子群三次样条优化的采煤机截割路径规划方法。三次样条曲线具有很好的分段光滑性,是比较好的曲线拟合方法,但涉及系数求解时,计算繁琐,借助粒子群算法的快速收敛和很强的全局寻优能力,能够快速、准确地确定样条曲线参数,实现采煤机的最优路径规划。试验结果表明,粒子群三次样条优化的采煤机截割路径规划方法规划的路径平滑、可靠,利于采煤机的自动控制。     

采煤机记忆截割的轨迹拟合

记忆截割是采煤机滚筒自动调高的主要方法之一。研究实现采煤机记忆截割的数学模型,选择最佳轨迹拟合算法,并用Matlab进行了虚拟仿真。     

纵轴式掘进机截割轨迹规划及边界控制方法研究

为实现无人化掘进装备自主作业、完成既定任务,开展了截割轨迹规划及边界控制方法研究。通过分析煤岩硬度与截割臂摆速、截割电动机转速之间的数学关系模型,提出了基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法;采用栅格法对环境模型进行建模,构建了栅格地图;针对截割的扫底、自动截割及自动扩帮3个过程,分别规划了截割轨迹;并提出边界控制方法,对规划后的轨迹进行精准自动控制。研究结果表明:提出的截割轨迹规划方法,可使截割头从任意起点躲避夹矸所在位置截割完整个断面,经过试验验证,设计的边界控制方法控制精度较高,可保证巷道边界成形质量,为实现整条巷道的自主定向掘进提供了重要技术基础。     

基于粒子群算法的长丝杠旋风铣削参数优化

在旋风铣削加工中,由于刀具频繁地切入、切出丝杠,导致丝杠剧烈振动,严重地影响了丝杠的加工质量,特别是对于长丝杠铣削加工,振动更加剧烈,必须布置支撑来提高丝杠刚度。使用Wilson-θ法求解长丝杠在多支撑下的旋风铣削动力学方程,得到丝杠的动挠度,并使用粒子群(PSO)算法对其进行切削参数优化,优化后的切削参数显著提高了丝杠的加工质量。     

沿空留巷顶板结构稳定性分析

充填体的性能对留巷顶板结构的形成有很大的影响。基于叠加的连续层板模型,推导了充填体的切顶阻力计算公式,并建立了侧向顶板结构稳定性的分析模型。研究表明:充填体的切顶能力决定了侧向顶板的垮断特征,充填体切顶能力好时基本顶断裂在充填体外侧,反之则会断裂在留巷实体煤内部,但2种顶板结构均能形成稳定结构。     

混合粒子群优化算法的新能源电网规划研究

以合理规划新能源电网,降低电网电能损耗,提升新能源消纳能力,设计了混合粒子群优化算法的新能源电网规划方法。以最小电能损耗与最大新能源消纳为目标函数,潮流功率、容量、线路输电能力、风能与太阳能出力为约束条件,建立新能源电网规划模型;通过结合自然选择机理与粒子群算法,设计混合粒子算法,在混合粒子群算法内引入混沌扰动与变异策略,避免惰性粒子陷入局部最优,优化混合粒子群算法,利用优化混合粒子群算法求解规划模型,获取最佳规划方案。实验表明,该方法可有效获取最佳规划方案,降低电能损耗,提升新能源消纳能力,提升电网断面利用率;规划后的电网日累计发电量显著提升、碳排放量显著下降。     

浅析ABM20掘锚机在煤矿开采中的应用

ABM20掘锚机是为了适应长壁开采工艺的需要,加快巷道掘进速度而设计的锚掘一体化快速掘进机。根据淮南煤矿的采矿条件,ABM20掘锚机配装4台顶板锚杆机和2台侧帮锚杆机。ABM20型掘锚机的使用,提高了技术装备水平,为进一步提高单进、确保回采正常街接和安全生产莫定了基础。     

石灰岩顶板沿空留巷支护技术

为深入研究石灰岩顶板条件下沿空留巷技术,针对石灰岩顶板具有悬顶大和缓慢下沉的特点,建立了沿空留巷切顶力学模型,定量设计了锚索与单体支柱联合切顶支护参数.实践表明,该支护方式能够有效保证石灰岩顶板沿空留巷切顶与支护,效果十分明显.     

The conditions for sampling of particulate materials to be unbiased — Investigation using granular flow modelling

The study reported here is a substantial first step towards using granular flow modelling to elucidate the conditions for unbiased sampling of particulate materials. Three mechanisms that can lead to sampling bias are identified and discussed at the particle level. They all tend to lead to undersampling of large particles compared to small particles. One of these mechanisms was investigated using two-dimensional modelling of sample cutters, including at least 46 simulation runs for each of 23 different sets of conditions.The configurations satisfying standard sampling criteria demonstrated biases ranging from 2.4% to 1.6% in a size score, indicating that large particles are under-sampled. They also showed extraction ratios substantially below the desirable levels because of particle hold up in the region above the cutter blades. The sensitivity of the sampling to the cutter aperture, cutter blade thickness and tip shape, cutter speed and the coefficients of restitution and friction of the particles were evaluated. The most interesting result was that for particles with nominal topsize of 20 mm, a cutter with aperture 100 mm moving at 1200 mm/s (which does not satisfy the conditions of Gy) showed less bias than a cutter with aperture 70 mm moving at 600 mm/s (that does satisfy these requirements). Similarly a trimaran cutter showed little bias but does not currently meet these requirements.     

EBZ315掘进机截割头设计

通过EBZ315掘进机截割头的整个设计过程,详细介绍了掘进机截割头各个主要参数的确定原则和方法。优化了截割头截齿的空间排布,计算了平均单齿截割力,阐述了设计合理的截割头应满足的要求。     

单齿回转切削力学模型的研究进展

碎岩机理研究是提升碎岩效率和提高钻头寿命的前提和依据,而回转切削力学模型是碎岩机理的重要研究基础。通过对国内外典型单齿回转切削力学模型调研分析,归纳出力学模型研究动态主要表现在基于岩石不同破碎形式及岩石与切削齿不同接触形式方面。岩石切削力的分解由初期的切向力和轴向力,发展为主切削力、摩擦力以及切削齿磨钝后力的分解,认为切削力的分解及传递过程直接影响切削齿对岩石作用的应力分布状态,从而导致岩石破碎形式的差异。这些差异主要体现在岩石宏观和微观2种不同破碎形式:岩石的宏观破碎形式主要是由拉伸作用或者剪切作用导致破碎;岩石的微观破碎形式表现为拉剪联合作用导致破碎。微观破碎以内部裂隙产生到裂纹扩展,最终导致岩石宏观破碎现象。最后对单齿回转切削力学模型研究的发展方向提出一定建议。