基于模糊神经PID控制器的掘进机悬臂运动控制系统

掘进机悬臂机构的负载变化具有很强的随机性。为能实现悬臂运动的精确控制和提高巷道成形质量,设计了将模糊神经PID控制器应用于掘进机悬臂运动的控制系统,即该控制器将控制掘进机悬臂液压缸运动的电液比例阀工作电流偏差e和偏差变化率ec作为输入变量。重点介绍了控制器的结构组成、网络模型和学习过程。该系统利用Matlab/Simulink对电液比例阀的模型进行了仿真,结果表明该控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且在被控对象参数发生较大变化时能自适应地调整PID参数,基本满足了掘进机悬臂运动控制的要求。     

悬臂式掘进机工作装置的变结构力控制研究

针对悬臂式掘进机工作装置的电液控制模型具有多变量和非线性的特征,进行了掘进机工作装置的变结构力控制研究。基本思想是控制工作装置各油缸的输出力,使其跟踪规划的期望输出力;建立了工作装置升降和回转液压系统力控制模型,设计了以油缸输出力的偏差为切换面的变结构控制函数,采用光滑函数消除滑模面上的抖振现象;对直线截割路径进行了轨迹规划。仿真结果表明变结构力控制具有良好的控制作用。     

悬臂式掘进机视觉导航与定向掘进控制技术

煤矿巷道掘进装备位姿测量是国内外目前研究的热点,不同的巷道快速掘进系统均面临定向导航难题。为解决煤矿井下悬臂式掘进机自动定向掘进控制难题,提出一种基于视觉导航的悬臂式掘进机自动定向掘进控制方法,利用单目视觉测量技术,以巷道中激光指向仪的激光点和激光束为特征构建基于门形结构的掘进机机身位姿视觉测量模型,通过空间矩阵变换解算巷道中机身位姿。根据悬臂式掘进机运动特点确定掘进机纠偏控制策略,基于悬臂式掘进机运动学建立掘进机定向掘进运动控制模型,采用backstepping方法,选取合适的Lyapunov函数设计掘进机轨迹跟踪控制器,有效解决掘进机轨迹跟踪控制问题。实验结果表明:悬臂式掘进机机身位姿视觉测量方法可有效实现井下工作环境中悬臂式掘进机机身的位姿测量,得到掘进机机身位置测量误差在±40 mm以内,姿态角角度测量误差在±0.3°以内;轨迹跟踪控制器可实现悬臂式掘进机的自动定向掘进功能,其运动控制精度在±20 mm以内,满足巷道施工的精度要求。该方法中工业相机固定安装于掘进装备机身,且利用激光指向仪点-线特征构建门型三线模型作为位姿测量基准,与相关研究对比,具有不易脱靶、标靶移动少等优点。     

煤矿悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法

针对煤矿悬臂式掘进机截割断面自动成形控制问题,建立了截割头控制系统传递函数模型,并提出了一种基于PID控制的悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法。根据悬臂式掘进机截割部结构及其运动学分析,建立了掘进机截割头控制系统传递函数模型。为了验证建立的截割头控制系统传递函数模型的正确性和PID控制方法的效果,进行了仿真实验分析和在悬臂式掘进机实验平台上进行加入PID与否的对比实验验证。实验结果表明:在加入PID反馈控制后,截割头位置控制精度大大提高,竖直截割实验最大误差约为1%,水平截割最大误差约为1.7%,矩形断面截割高度和宽度最大误差均约为1%。因此,根据建立的控制系统传递函数模型和基于PID的控制方法实现了煤矿悬臂式掘进截割头位置的精确控制,对于实现掘进机的智能化和确保煤矿安全高效生产具有重要意义。     

悬臂式掘进机自适应截割控制系统研究

为了降低恶劣工况下工作载荷的突变对悬臂式掘进机截割性能和效率的影响,在分析影响掘进机工作载荷因素的基础上,指出截割控制的主要目的是要使掘进机截割头转速、截割臂摆动速度自动与工作载荷相适应,且二者之间相互匹配,从而实现高效、平稳截割。构建了基于PID神经元网络的自适应控制策略和硬件系统结构,并在此基础上建立了掘进机截割的近似数学模型。通过仿真分析证明,基于PID神经元网络的自适应截割控制方法,在0.1 s之内就可以达到设定目标值且稳态误差接近于0,满足悬臂式掘进机自适应截割的需求。     

基于DSP+CPLD的悬臂式掘进机智能控制系统设计

针对掘进机工作载荷突变导致系统稳定性变差和截割效率低的问题,在分析影响掘进机工作载荷因素的基础上,设计了一种基于DSP+CPLD为核心的智能控制系统。通过多传感器技术进行煤岩动态感知,构建基于RBF-PID的自适应截割控制策略和系统结构,完成了截割头转速、截割臂移动速度与工作载荷之间的匹配,从而达到断面截割成形的自适应控制。仿真结果表明:该智能控制系统在工作载荷突变条件下,稳态工作的响应效率达到设定目标值,表明该控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且确保了悬臂式掘进机在工况突变状况下的截割稳定性。     

掘进机远程控制技术及监测系统研究与应用

综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术研制开发了适合煤矿综掘工作面地质与环境条件的掘进机远程控制技术及监测系统,实现了掘进机工作过程的定向、定位和定形的自动化远程控制.实现了掘进机位姿参数在线自动检测、自动定向掘进、断面自动截割成形和截割臂摆速自适应控制,首次在我国井下煤巷掘进工况中实现悬臂式掘进机机身位姿误差的绝对法测量,避免了相对法测量过程中误差积累的问题,保证了高精度定向掘进;在井下实现了远程监控、无线遥控和视频监控,实现了在多尘、振动条件下掘进机工况多角度可视化一键式遥控;在井下环网或地面任何网络接入点,实现了掘进机运行状态参数包括位姿参数等信息的实时监测与显示,并具有远程故障诊断和报警等功能.     

基于iGPS的悬臂式掘进机位姿测定系统研究

煤矿掘进作业中,常常会出现巷道基准轴线与掘进机位姿测量不一致的情况。为了解决掘进作业中掘进机的位姿自动测定的问题,文章结合悬臂式掘进机的结构和工作方式,提出一种iGPS的悬臂式掘进机位姿测定系统,计算出了系统产生的误差:机身位姿误差约为0.01745m,控制系统误差小于0.15m。最后,在系统造价、环境适用性和安全性能3个方面论述了系统的可行性。     

悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统研究

悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点.针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统.根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统...     

悬臂式掘进机姿态测定系统开发

悬臂式掘进机姿态测量是智能控制领域的核心问题之一。针对悬臂式掘进机的结构及其截割模式,探讨了掘进机姿态对截割面的影响,采用成熟的激光测距指向及PLC控制设备,设计了一种专门针对悬臂式掘进机的姿态测量方法,对其误差控制方法和实用型加以介绍。     

电液比例压力控制系统的灰色预测模糊控制

针对电液比例压力控制系统的特点,即非线性、动态不确定性等,提出了一种灰色预测模糊控制算法.该控制算法不需要被控对象模型结构的先验信息,仅根据系统实际输出的离散值,利用灰色预测模型,实时进行一步或多步预测,将预测误差与误差变化作为模糊控制器的输入,由模糊控制器对电液比例减压阀出口压力进行控制.该算法自适应性强,计算简单,适合工程应用.在多缸液压同步系统中,压力控制的稳态误差小于3％,表明了该算法的有效性.     

基于模型参考自适应的矿井提升机液压制动控制系统

分析了模型参考自适应控制系统的结构特点。建立了被控对象的数学模型,并以此为基础建立了被控对象的参考模型和自适应律。仿真结果也显示了模型参考自适应控制在矿井提升机液压制动系统中的应用是可行的。     

基于决策树的电力系统实时动态安全评估方法研究

电力需求增长和电力市场管制的压力下,电力系统必须通过缩小运行安全裕度,以使其运行接近稳定极限,为系统实时安全指标提供充足的时间进行分析、决策和准确地实施补救控制,提出了一种对称不确定性(SU)算法和逻辑模型树(LMT)算法分别作为特征选择的高级分类器和决策树分类器,该方法利用对称不确定性(SU)来降低基于决策树分类器的动态安全评估(DSA)工具中的数据冗余。结果表明,SU显著降低了DSA数据集的维数,对于改进的IEEE 30总线测试系统模型的DSA,SU算法可以减少30.76%的计算时间,而LMT算法的精度可以提高到100%,同时提高了决策树分类器的性能。基于SU的决策树分类器能够近实时地评估系统的动态安全性。该方法对电力系统实时保护和控制应用具有一定的参考价值。     

液压支架试验台电液多轴加载系统耦合调平控制

针对强力液压支架试验台垂直外加载系统具有工况复杂、大负载、大偏载和高同步精度等特点,通过对试验台机械液压同步驱动加载系统的设计及其工作机理的分析,建立了机械液压多领域物理模型和数学模型;并针对系统运行过程中存在的偏载大、强耦合、强非线性、模型参数不确定以及时变等特点,设计一种耦合同步调平控制算法,即通过4个独立的同步位...     

基于自适应反演滑模的风电机组变桨距控制器的设计

风速在额定风速以上时,变桨距风力发电机组的控制目的是通过桨距角的调节将风电系统的输出功率限制在额定值。针对风电系统二阶模型进行精确反馈线性化,将逆推设计方法和自适应以及滑模变结构控制有机结合,获得了一种保证该类系统全局渐近稳定的自适应反演滑模控制律。根据该设计结果,得到此风电系统的自适应反演滑模变桨控制器,并对所设计控制器进行仿真,结果表明:该控制器能有效、迅速地稳定不确定风电系统,性能很好。     

基于组态软件的PLC控制系统设计实现

基于组态软件的PLC控制系统的原理是实现上位机同PLC之间的通信,将采集到的数据加以归档,并对历史数据、安全和报警机制、动画显示、报表输出、趋势曲线等做出实时处理。对这一控制系统设计实现的研究,使现场设备同PLC相连实现了实际的控制,具有积极的现实意义。文章以设计的实现为关键对基于组态软件的PLC控制系统进行研究,以提供实际的借鉴作用。     

机器人神经网络自适应控制下的新能源电力场站巡检技术

为优化新能源电力场站巡检效果,研究巡检机器人神经网络自适应控制下的新能源电力场站巡检技术。将巡检机器人移动坐标系变换到世界坐标系中,利用Lagrange方程建立巡检机器人动力学模型;以CCD摄像机为核心构建环境图像采集系统,采集并归一化和均值化处理图像信息;建立神经网络模型,结合梯度下降法则明确控制目标函数,训练网络误差,输出最终控制量,将此量作为依据实现巡检机器人自适应巡检。应用分析证明,所提技术控制精度高,在任何巡检模式和环境下都能规划出合理的巡检路径,具有较好的巡检效果。     

基于灰色预测的MFAC在铝热连轧张力控制中的仿真研究

针对重庆某铝加工厂双机架铝带热连轧机机架间张力波动问题, 分析了影响张力波动的原因。为提高张力系统的控制精度, 对传统PID控制器进行了算法改进, 采用无模型自适应算法进行控制器设计, 并加入灰色预测模型, 通过超前预测来补偿系统延时及参数时变, 形成新的控制律作用在被控对象上。仿真结果显示, 基于灰色预测的无模型自适应控制在跟踪性、适应性、克服大时滞能力方面与传统的PID控制相比有很大的优越性。     

矿用牵引机车电液控制系统的设计与研究

针对长大隧道施工对牵引机车的要求,设计了牵引机车电控液驱控制系统。该控制系统采用PID智能控制算法分别对变量泵和变量马达的排量进行智能调节,使输出转速达到设定转速。运用AMEsim液压仿真软件平台对牵引机车电液控制系统进行建模,并对相关参数进行优化设计,实现动态控制仿真。对控制系统进行了仿真和试验,结果表明,其能够准确、快速、平稳地对转速进行调节。     

自适应逆控制实现的高性能调速系统

首次将不同于常规反馈控制的自适应逆控制理论应用于直流调速系统 ,解决了常规反馈控制系统中存在的系统跟随性与抗扰性需折衷问题 ;利用其扰动消除器消除电机参数摄动及负载扰动对系统动、静态性能的影响。理论分析及仿真实验表明 ,自适应逆控制系统比常规反馈控制系统具有更好的稳定性、抗扰性、鲁棒性