液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法

通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总线真实的负载情况,对液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法进行实验验证,结果表明：该方法对系统负载率的影响较低,不会影响系统的正常运行;当出现故障节点时,可在300 ms内检测出故障控制器并向全工作面报警,故障排除率达100%。     

液压支架电液控制系统透明通信网络系统设计

液压支架电液控制系统通信网络系统采用无主控制方式进行数据报送,数据生成时间、生成数量和报送时间存在不确定性,导致通信网络系统对用户来说就像一个"黑盒子"。针对该问题,提出了一种液压支架电液控制系统透明通信网络系统设计方案。该系统通过通信状态图了解设备的互联性能,通过流量视图了解设备通信资源的使用情况,通过故障视图了解设备通信资源的可用性能及其通信路由管道管理情况。该系统以直观、可视化的方式将液压支架电液控制系统通信网络的实时性能、故障视图等呈现给用户,使通信网络透明化,可以清晰地了解系统的运行状况,及时发现通信网络存在的问题。     

智能工作面液压支架电液控制系统端头控制器设计

随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基于32位处理器的液压支架电液控制系统端头控制器,设计了基于工业以太网和CAN总线的端头控制器通信架构。根据无人值守智能化综采工作面具有智能感知、智能决策和自动控制的技术要求,在端头控制器中设计了参数巡检、参数修改、在线升级和跟机自动控制功能。为了应对智能化综采工作面对液压支架电液控制系统数据标准化、规范化的要求,端头控制器可以对液压支架电液控制系统产生的数据按照基于位号的数据编码标准进行编码。通过综采工作面“三机”实验平台进行实验,结果表明：端头控制器从发出巡检指令到接收到实验平台27台支架控制器的数据,整个过程用时1.8 s,比使用RS485通信实现参数巡检快1.5 s;端头控制器发送的升级程序大小为38 KiB,传输时间为1.2 s。经过测试,综采工作面所有支架控制器从接收升级命令到一起升级成功用时为4～6 s,达到了预期目标;端头控制器可以根据采煤机位置控制相应液...     

液压支架电液控制系统急停控制方案研究

针对现有液压支架电液控制设备在急停控制方面存在的可靠性低、解停不方便等问题,提出了一种基于C8051F020单片机的液压支架电液控制系统急停控制方案,制定了以专用RS485总线为急停通信通道的传输方式以及急停与复位功能互锁的具体实施方案,并采用软件方式实现了支架控制器急停故障定位与诊断以及断电时的急停状态记忆功能。基于该急停控制方案的液压支架电液控制系统已应用于某煤矿,取得了良好的效果。     

液压支架电液控制系统软件在线升级方案设计

针对现有液压支架间架控制器与端头控制器的软件升级需要技术人员在井下对控制器逐一拆装操作,且耗时长、效率低的问题,提出了一种液压支架电液控制系统软件在线升级方案,详细介绍了液压支架电液控制系统组成、代码存储空间变化及在线升级的相关程序流程,并给出了实验数据及分析。该方案实现了对间架控制器和端头控制器的远程在线升级,升级过程简单方便,且升级速度快。     

液压支架电液控制系统软件缺陷管理

针对液压支架电液控制系统软件缺陷问题,从软件测试方法入手,分析了液压支架电液控制系统软件结构特点,构建了软件缺陷管理框架,确定了软件测试方案,对软件缺陷进行了分类,设计了软件缺陷数据库的数据结构及软件缺陷管理流程,进而对软件缺陷进行分析。实践表明,通过液压支架电液控制系统软件缺陷管理,提高了软件质量和开发效率。     

液压支架电液控制系统的急停功能设计

针对现有电液控制系统抗干扰性能较差的问题,结合煤矿井下综采工作面特点,提出了一种基于C8051F020单片机的液压支架电液控制系统急停功能的设计方案,介绍了急停功能的实现过程。该方案在采煤工作面出现紧急情况时,操作急停按钮可使整个工作面上的所有液压支架立即停止动作,并不再响应任何操作指令;在危险情况排除后,操作解停按钮就可以使采煤工作面恢复正常工作。功能调试结果验证了该方案的可行性。     

液压支架电液控制系统自动化测试平台研制

针对现有液压支架电液控制系统功能测试方法存在实现成本高、测试效率低、无法自动记录测试数据的问题,同时为了便捷验证液压支架电液控制系统的控制逻辑对综采工作面工况的适应性,以SAC型液压支架电液控制系统为研究对象,研制了一种液压支架电液控制系统自动化测试平台。该测试平台采用测试管理平台协调多个检测装置协同执行测试用例,利用仿真技术模拟各种传感器数据的变化过程,利用多路通信网络实现测试数据的实时汇总,利用多路继电器切换实现多功能的复用,可以根据具体的综采工作面应用配套实现检测装置端口功能自动化配置和管理,实现了液压支架电液控制系统的单动功能测试、成组功能测试、自动跟机功能测试及综采工作面工况适应性测试的自动化,提高了测试效率和测试准确性,为研究综采工作面顶板垮落、底板凹凸等复杂工况下电液控制系统的自适应性提供了有效手段。     

无线液压支架控制器设计

针对有线液压支架控制器在实际操作过程中存在的布线困难、易损坏、操作范围受限等问题,设计了一种无线液压支架控制器,介绍了以MSP430F149为控制核心的硬件电路设计,阐述了基于事件触发的控制器软件设计思路及按键中断服务程序和通信中断服务程序设计方案。测试结果表明,该无线液压支架控制器实现了单台液压支架控制、邻架控制及支架成组控制,数据传输速率为115 200bit/s,误码率为0,控制距离达25m,待机功耗仅为10mW,支架动作响应时间不超过500ms。     

基于CAN总线的液压支架电液控制系统的开发

针对煤层智能化开采程度低的问题,提出一种基于CAN总线的液压支架电液控制系统。在分析煤层采煤工艺的基础上设计了电液控制系统的硬件结构,并根据实际控制需求进行了软件设计。通过双CAN总线通信实验发现,控制系统可以实现远程对通信功能的控制,可提高液压支架电液控制的效率。     

采煤机液压故障诊断系统设计

为了及时、有效地对采煤机液压故障诊断提供支持,采用本体技术对液压系统故障知识建模,结合模糊推理设计采煤机液压故障诊断系统,通过故障案例验证系统诊断的准确性,对采煤机液压故障诊断技术有着一定的参考、促进作用。     

模糊神经网络变幅液压系统故障诊断

针对变幅液压系统复杂性、不确定性、模糊性的特点,提出基于故障树的模糊神经网络作为变幅液压系统故障诊断的方法。该方法利用故障树知识提取变幅液压系统故障诊断的输入变量和输出变量,引入模糊逻辑的概念,采用模糊隶属函数来描述这些故障的程度,利用Levenberg-Marquardt优化算法对神经网络进行训练,系统推理速度快,容错能力强,并通过实例分析验证了变幅液压系统模糊神经网络故障诊断的有效性。     

具有非线性不确定参数的电液伺服系统自适应backstepping控制

针对电液伺服系统中存在非线性不确定参数的问题,提出了一种采用积分型Lyapunov函数的自适应backstepping控制方法.首先定义积分型Lyapunov函数,将电液伺服系统中的非线性不确定参数转化为线性表示;然后逐步递推设计backstepping控制器,同时在控制律中加入阻尼项,从而补偿外界干扰对控制性能的影响;基于Lyapunov稳定性方法,设计了参数自适应律,并且在自适应律中引入充分光滑投影算子,实现对电液伺服系统中不确定参数漂移的抑制作用.搭建了AMESim与MATLAB的联合仿真平台,对所设计的自适应backstepping控制器进行仿真,作为对比,设计了不带有非线性参数估计的自适应backstepping控制器和PID算法.仿真表明,本文所设计的控制器具有良好的跟踪性能和补偿非线性不确定参数变化的能力.     

An expert system approach to fault diagnosis in hydraulic systems

Abstract: Increased interest in problem-solving decisions in the area of engineering leads to an increased demand for expert system applications. This paper presents an expert system that detects faults in hydraulic systems by simulating the reasoning of the expert, using as guide the hydraulic circuit of the system on the screen and extensive graphical information. A graphical user interface, appropriate explanations by using hypertext and user modelling have been implemented in order to produce a system that overcomes the usual interface problems of expert systems in engineering.
This system has been developed in close collaboration with the company Automation Systems SA (Mannesmann Rexroth — Greece) and is currently used to detect faults in hydraulic presses, a fact that presents evidence of its usefulness.     

An online expert system for fault diagnosis in hydraulic systems

Fault diagnosis has become increasingly important for industrial automation and many approaches have been investigated for the online diagnostic task. This work demonstrates a new online expert system for dynamic industrial automated processes. The emphasis of this diagnostic system lies in the functions provided for fault detection, prediction, compensation and diagnosis. The system uses experiential knowledge cooperatively with scientific knowledge in a new interactive formation. It is developed in two parts using the DASYLab software for the numerical computations and the KPWin development tool for the symbolic representations. The system was developed in collaboration with the company Automation Systems S.A., which specializes in hydraulic systems, and is used for fault detection in production machines.     

基于电液比例阀控制的液压万能试验机系统模糊PID控制器研究

电液比例阀控制的液压万能材料试验机由于时变性和非线性等差异,无法建立精确的数学模型。而常规的PID控制往往需要人工在线整定,既棘手又不经济,如果能运用模糊推理基本理论和方法,构成模糊自适应PID控制。将会极大地改善液压万能材料试验机的控制性能和控制精度。