基于SVD-Unscented卡尔曼滤波的掘进机行进调度纠偏研究

针对井下悬臂式掘进机自主行进纠偏的实际需求,基于机身调度相对于规划路径的位姿偏差模型,设计并简化了机身调度位姿跟踪控制律,通过构建Lyapunov函数证明该控制律作用下位姿偏差的收敛性。以履带打滑率表征机身行进调度的主要执行误差,以位姿检测误差表征系统的主要观测误差,通过试验及验算获得误差的统计规律,并利用SVD-Unscented卡尔曼滤波估计修正控制指令,从而降低行进调度过程中误差带来的影响。仿真结果表明,提出的轨迹跟踪控制策略能高效实现机身在有限的调整周期内向目标轨迹调度,履带驱动轮参考转速数值连续变化稳定,位姿偏差收敛性良好,达到了纠偏的目的;基于SVD-Unscented卡尔曼滤波修正控制指令有效削弱了机身调度中来自过程误差和观测误差的影响。调度过程简单高效,跟踪效果重复性好,能为井下有限空间内的掘进机自动纠偏提供参考。     

基于BP神经网络的掘进机行进轨迹跟踪控制研究

根据井下掘进机行进特点,建立了掘进机履带式行走位姿偏差模型|以履带移动线速度和转向角速度作为路径跟踪控制输入量,利用李雅普诺夫稳定原则和反演法设计并简化了路径跟踪调度的控制律。利用BP神经网络实现对控制律中关键系数的动态优化更新,以实时补偿机身位姿相对于所设计轨迹的跟踪偏差。仿真结果表明,提出的基于BP神经网络的掘进机行进纠偏控制模型结构简单易实现,机身位姿偏差均能在有限的跟踪步骤内收敛为零且转速调整过程平稳,证明本模型控制下的轨迹跟踪效果良好。     

悬臂式掘进机自动纠偏技术研究

王庄煤矿2008年建成全国首个自动化掘进工作面。在此基础上,王庄煤矿2009年重点对掘进机自动纠偏技术进行了研究与实践,取得了重大突破,使自动化掘进技术得到进一步巩固和完善。     

液压管路三维路径规划在掘进机上的应用

目前掘进机的主要动作都是通过液压驱动的,而作为液压油通道的液压管路,路径规划的合理性非常重要。针对这一问题,在三维软件的环境下建立了掘进机常用液压胶管和接头的参数化模型库,结合工程实例,对掘进机的管路路径进行三维设计。与传统的设计方法相比,提高了效率,降低了成本,效果良好。     

基于三维激光雷达的掘进机实时位姿纠偏系统

为实现煤矿掘进作业自动化,针对煤矿巷道掘进作业现状,提出一种基于3D激光雷达的动态测距、测向方法,用于实时控制掘进机位于巷道中线位置。以高反射率导向杆模拟巷道走向,通过设定雷达反射率阈值将导向杆从低反射率环境提取。建立导向杆空间坐标转换模型,并采用线性最小二乘拟合得到机身相对导向杆偏移距离和角度,以此引导掘进机在巷道中自动位姿调整。算法过程增加滤波处理,有效降低干扰影响,提高系统稳定性。该系统测量精度高,能够有效替代传统的人工指向方法,为掘进机自动化作业奠定基础。     

基于PLC的掘进机控制系统设计与研究

矿井下的工作环境复杂,采用可以自主移动与截割的掘进机进行井下作业有利于保障井下作业的安全。分析掘进机掘进过程中需具备的功能后,设计了基于PLC的掘进机控制系统的整体结构,并对路径规划模块、位置移动模块和截割头运动控制模块的控制原理进行分析。为了保证掘进机发生故障后可以及时得到排查,设计了远程监控系统。掘进机控制系统的设计保障了井下工作的可靠性。     

全断面隧洞掘进机配套出渣列车优化调度的研究

全断面隧洞掘进机(TBM)施工是当今最先进的隧道施工方法，具有掘进速度快、机械化程度高、作业环境好、劳动条件好、对环境影响较小等优点。一般情况下，当隧道掘进的长度较长时，列车出渣运行一个循环所用时间变长。当列车调度不满足连续出渣要求时，则水平运输系统成为整个出渣系统的瓶颈。根据具体情况设置单轨加岔道或双轨的轨道形式，优化调度调列车设备。使连续出渣成为可能，因而提高掘进机的利用率，加快隧道的开挖进度，是一项值得研究的课题。     

井下防淤积清仓机器人行走机构纠偏控制研究

煤矿井下水仓环境淤泥沉积,清仓机器人清淤时易偏离行走路线,为此,提出煤矿井下水仓防淤积清仓机器人行走机构纠偏控制方法。分析清淤机器人的组成结构,构建机器人运动学模型;利用防爆相机和激光指向仪组成位姿测量系统,采集机器人实时位姿信息;计算位姿误差,设置运动学控制规律,确定PID控制函数,通过设计的PID控制器实现行走机构纠偏控制。实验结果表明,所提方法能够较为准确地采集机器人的行走位姿信息,确保机器人在设定路线下行驶,避免撞击障碍物,提高工作效率。     

基于DSP的掘进机截割控制系统

分析了基于DSP的掘进机控制系统的各个功能模块,对掘进机路径跟踪原理进行了研究,建立了掘进机截割臂的动力学方程。为了提高路径跟踪的精度,采用神经网络与遗传算法相结合的控制算法计算掘进机的水平摆角和垂直摆角,研究了神经网络与遗传算法相结合的控制系统结构和计算流程。对基于DSP的掘进机控制系统的跟踪能力进行仿真,仿真结果表明,该系统水平摆角和垂直摆角的跟踪轨迹与期望轨迹大致相同,基于神经网络-遗传算法的跟踪精度比基于PID控制算法的高。     

Study on effects of longwall mining on the underground water

It is very important for secure mining under water bodies to study the effects of Iongwall mining on the underground water. In order to study this problem, piezometers for monitoring underground water levels were established in an American coalmine. Large amounts of pre-mining and post-mining monitoring data were collected. Based on the data the effects of Iongwall mining on the underground water was studied. The results demonstrate that when the piezometer monitoring wells have an interburden thickness less than 72.7 m, the groundwater level decreases immediately to immeasurable levels and go dry after undermining. The height of the fractured zone in is 72.7-85.3 m in this geological and mining conditions. The results also show that the calculated value of fractured zone by the empirical formulae used in China is smaller than the actual results. Therefore, it is not always safe to use them in analysis of mining under water bodies.     

面向煤矿井下局部复杂空间的机器人三维路径规划方法

自动机器人逐渐开始应用于井下无人或少人煤炭开采、危险探测和救灾过程中。根据井下局部复杂空间比较小而且密闭,障碍物分布复杂,地面不平整的特点,提出了一种基于混合蚁群-蜂群算法的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法。所提出的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法具有产生初始可行路径简单,探索新的可行路径能力强的特点,可有效解决蚁群路径规划算法可能过早陷入局部最优解,人工蜂群算法迭代次数过多的问题。对所规划的三维折线路径采用了B-spline插值方法进行了曲线化拟合,可产生出井下机器人最优的连续平滑路径,更有利于机器人平稳行进。仿真结果表明:采用所提出的基于混合蚁群-蜂群算法的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法,机器人可有效对在井下局部复杂空间进行三维路径规划。     

井下采掘设备履带行走机构减小运行阻力的设计

井下采掘设备履带行走机构具有多处摩擦副和啮合副 ,设计不合理会造成大的运行阻力 ,分析了履带行走机构各环节运行阻力的形成 ,提出了履带行走机构设计中减小运行阻力的方法。     

地下采矿切割槽形成技术研究

切割槽爆破是采场回采前的最后一道工序,也是关键工序,由于施工条件复杂,一直是矿山开采的难点之一。综合分析国内外矿山现状,根据有无切割天井对切割槽形成技术分为有切井拉槽和无切井拉槽两大类,结合矿山生产实际,对相应的工艺进行了详细的分析研究,对矿山切割形成技术具有积极的指导作用。装备的发展和工艺的创新是切割槽形成技术的发展方向,移动式升降平台、天井钻机掘进天井和多凿岩中心的工艺可在类似矿山推广应用。     

地下开采煤矿碳排放量核算初探

在对地下煤矿碳排放源的构成进行全面分析的基础上,建立了相应的碳排放量核算模型。研究表明,地下开采煤矿的碳排放源包括直接排放源和间接排放源。对盘江集团某地下煤矿进行实例研究,计算得出2010年该矿碳排放量为600785.97t。充分提高瓦斯利用率是地下开采煤矿实现碳减排的重要途径,理想状态碳排放量可降低到目前的18.96%。     

井采影响下露天矿边坡岩层移动规律研究

在研究了Ⅱ型露井协采端帮变形机理,井工二矿采动影响下安家岭露天矿边坡位移的变形规律,得出井工二矿采动影响下露天矿边坡位移呈现为典型边坡蠕动变形规律的结论。     

Problems of planning theory for developing bowels with underground mining of ore deposits

A set of problems is considered for planning underground mining of ore deposits. Achievements are noted in domestic mining science in the field of improving planning methods and design parameters for underground mines. Principles in the development of planning theory for mining enterprises at the contemporary level are formulated. Institute of Problems of Complex Development of Bowels, Russian Academy of Sciences, Moscow. Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 3, pp. 80–84, May–June, 1999.     

露天转地下开采关键技术研究

介绍了铜山口铜矿边深部矿体的地质特征,结合该矿现有露天开采的实际情况,对铜山口铜矿露天转地下开采关键技术进行研究,提出了相应的技术思路和解决方案,可为矿山下步工作提供参考。