基于音频识别的采煤机滚筒载荷识别方法

针对现有采煤机滚筒载荷识别方法相关算法实施难度大、工程实现方式复杂、应用难度高等问题,通过分析采煤机工作时音频信号的特征,提出一种基于音频识别的采煤机滚筒载荷识别方法。为确保每个分析周期内的音频信号具有同一运行标准下的负载工况,将截割电流与牵引速度作为变量引入到动态能量计算中,采用动态能量归一化算法(DENA)对采煤机原始音频信号进行归一化处理;将归一化后的信号与标准工况库中的信号进行对比分析,通过最大相异系数判断两者之间的差异性,从而确定滚筒载荷特征,实现滚筒载荷识别判断。试验结果表明:DENA可有效抑制音频信号中的噪声能量,提升音频信号中关键特征值的分辨率,采煤机在截割煤、岩时的音频信号特征参数界限明显,未出现交叉混叠现象;在理想情况下,即最大相异系数小于0.189时,总的煤岩界面识别率可达到78.6%。     

基于主成分分析和BP神经网络的煤岩界面识别

针对现有煤岩识别方法由于提取的时域参数过多,存在识别速度慢、实时性差等问题,提出了一种基于主成分分析和BP神经网络的煤岩界面识别方法。该方法首先提取采煤机滚筒扭矩的时域信号,然后利用主成分分析方法对该时域信号进行压缩,最后将得到的最终信号输入到BP神经网络进行煤岩识别。仿真结果表明,该煤岩识别方法不仅满足了识别率,还提高了识别速度,为提高滚筒调高响应速度奠定了基础。     

基于虚拟目标的AGV局部路径规划研究

针对传统人工势场法对AGV(Automated Guided Vehicles)进行路径规划时,容易产生局部极小值的问题,提出了一种基于虚拟目标的人工势场路径规划方法.基本原理是AGV在行驶过程中,根据障碍的分布和目标的方位,动态地改变目标点的方位,即改变引力的方向,来避免引力和斥力的合力为零的情形发生,从而消除局部极小值产生的条件.设计了模糊逻辑控制器,用来预测合力为零的可能性.如果合力有可能为零,则计算为避免合力为零,目标方位的改变量.仿真结果表明,该方法能有效地解决局部极小值问题,为AGV规划出一条光滑的行驶路径.     

基于虚拟障碍物的移动机器人路径规划方法

针对城市道路环境,将全局路径规划方法和局部路径规划方法相结合,提出了基于虚拟障碍物的路径规划方法.该方法首先采用A*算法得到一条全局最优的车道路径,然后根据全局最优的路径生成虚拟障碍物,最后将虚拟障碍物与传感器探知的实际障碍物融合,采用改进的向量直方图方法进行局部路径规划.该方法不仅能够充分利用已知环境信息生成全局最优...     

基于改进虚拟力场的机器人路径规划方法

未知环境下机器人路径规划是机器人控制领域的研究热点问题之一,针对传统方法存在的不足,提出一种基于改进虚拟力场的未知环境下机器人路径规划方法。在虚拟力场方法中,通过引入一种面积比参数,将机器人和障碍物的大小考虑进算法当中,从而可以使机器人的运动轨迹更加安全,到达目标的时间更短。最后通过仿真实验证明了所提算法的有效性。     

基于虚拟子目标点的移动机器入路径规划

传统的反应式路径规划算法有时会出现＂死锁现象＂,为此设计了一种基于虚拟子目标点的移动机器人路径规划算法。首先根据已知的环境信息生成一条连接初始点和目标点的全局路径,移动机器人在沿全局路径行走时通过传感器探测周围的实时环境信息并寻找障碍物的转弯处,然后在该障碍物的转弯处设置虚拟子目标点,根据虚拟子目标点构建局部路径,机器人沿着局部路径走到该子目标点并进入下一个路径规划循环。仿真结果验证了该算法的有效性。     

虚拟仿真在机器人路径规划及跟踪上的应用

在机器人路径规划和跟踪的优化过程的研究中,路径规划、轨迹跟踪是移动机器人研究的重要内容.过去通常采用理想数学模型进行仿真,而机器人物理属性和路面模型等都不加以考虑,使得算法难以优化路径规划、跟踪的稳定性和精度.运用现代虚拟设计仿真技术,借助动力学软件RecurDyn建立移动机器人实体模型和路面模型,利用Matlab/Simulink设计控制器,构建一个虚拟仿真平台.通过推导,设计出输入输出反馈线性化的运动控制器,并在仿真平台上进行机器人路径规划和轨迹跟踪仿真,控制器效果得以优化验证.虚拟仿真不仅能缩短研发周期,降低研发成本,并为机器人研究设计提供有效依据.     

基于改进遗传规划算法的数据拟合*

针对传统数据拟合方法需预先估计基函数、依赖于应用领域等问题,基于遗传规划的动态可变特性,提出将遗传规划与最小二乘法结合,设计具有一定通用性和自适应能力的数据拟合算法。在分析传统遗传规划算法的基础上,详细介绍了算法改进方法,并针对各种类型的拟合数据进行了对比实验。实验结果表明,该算法不仅可以应用到多种场合,而且可以提高拟合效率与精度。     

基于改进蚁群算法的滚筒截割轨迹规划

针对采煤机滚筒容易截割到岩石等情况,造成采煤机部件损坏、增加煤中矸石含量等问题,提出了一种基于改进蚁群算法的滚筒截割轨迹规划方法.通过分析普氏系数与电流、牵引速度等参数之间的数学关系模型,根据其参数对工作面信息进行描述,采用栅格建模法构建栅格工作面模型;对蚁群算法的信息素更新机制进行了改进,利用改进后的算法在虚拟栅格工作面中对滚筒截割轨迹进行规划,并采用三次B样条对其规划得出的最优或次优截割轨迹离散点进行拟合,从而得到一条平滑的滚筒截割轨迹.仿真结果表明,在复杂地质条件下,改进算法能较好地对截割轨迹进行规划,有效避免滚筒从任意起点截割到岩石等情况,三次B样条能很好地进行曲线拟合,拟合后的截割轨迹更加平滑,有利于引导采煤机滚筒自动截割.     

基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别

在基于煤岩截割振动信号分析的煤岩界面识别过程中,针对常规时频域分析方法对噪声敏感、振动信号能量变化适应性差等问题,提出一种基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别方法。通过分析振动传感器采集的采煤机不同负载状况下的截割振动信号,得出结论:与采煤机割岩状态相比,割煤状态下得到的振动信号与空载状态下的标准信号的倒谱距离更大;割岩状态下振动信号的倒谱距离呈明显的周期性,且周期为滚筒旋转1周的时间,而割煤状态下的振动信号无此特征。工业试验结果表明,该方法在煤岩硬度差大于10 MPa时,识别准确率达75%。     

基于栅格法的虚拟人快速路径规划

在栅格中使用经典的Dijkstra算法进行路径规划有计算量大,规划时间长、进行扩展判断的节点个数多等缺点.栅格的组织结构决定了栅格中最短路径的特性--组成最短路径的各线段间的最小夹角为90°.根据栅格及最短路径的特性,提出了一种在栅格中使用Dijkstra算法规划路径时减少扩展节点的个数,进而缩短规划时间、降低计算代价的算法,并将其用于虚拟人的路径规划.实验验证了算法的可行性和有效性.     

基于机器视觉的煤岩界面识别研究

针对现有煤岩识别方法存在煤岩界面传感器结构复杂、可靠性差、普适性差等问题,提出了一种基于机器视觉的煤岩界面识别系统设计方案,给出了系统总体结构,分析了系统识别煤岩界面的工作原理,重点讨论了图像特征选取和分类器的设计。该系统根据灰度共生矩阵理论提取煤岩图像的22种纹理特征,采用增l减r法搜索出优选特征,最后运用线性函数判别法构建煤岩分类器模型。实验结果表明,该系统的煤岩分类器模型性能稳定,具有较强的识别能力。     

基于灰度阈值法的煤岩界面识别研究

针对煤岩界面识别存在准确性低的问题,以颜色区分度较高的某工作面煤岩图像为例,采用边缘检测法和灰度阈值法分别对该图像进行了煤岩分割处理,结果表明,当煤岩颜色的灰度差别较为明显时,基于灰度阈值法的煤岩界面识别方案具有较高的识别准确性。     

基于探地雷达的煤岩界面探测数据解释方法

针对现有煤岩界面识别方法缺乏对煤岩层特性的研究、无法对数据进行较好解释的问题,结合基于探地雷达的煤岩界面探测模型,提出了一种煤岩界面探测数据解释方法,即采用一种改进的最大类间方差法,在二维灰度直方图下对探地雷达探测的煤岩图像进行阈值化分割,从而实现煤岩界面识别。通过仿真实验研究了探地雷达天线频率对可探测煤层厚度的影响,结果表明随着天线频率增大,理论可探测最大煤层厚度减小;采用LTD-2100型探地雷达,设置400 MHz天线频率进行现场测试,结果表明基于探地雷达的煤岩界面探测数据解释方法可提高煤岩界面识别准确性。     

一种虚拟人导航运动的路径规划算法

提出了一种虚拟人在复杂的3D障碍环境中根据导航目标快速进行最优路径规划的算法,该算法以使用栅格法表示虚拟环境为基础。首先,将虚拟环境中虚拟人高度范围内所有障碍物的几何形状映射到一个离散的2D位图,并对障碍物进行“膨胀”;然后,使用提出的算法规划出一条从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人在虚拟环境中进行导航运动。该方法可以在较少的内存代价和计算代价的情况下,快速规划出从虚拟人目前位置到目标位置的最优路径,算法的可行性和有效性经过实验验证。     

斜切工况下采煤机滚筒截割煤岩仿真分析

为研究斜切工况下采煤机滚筒的运动规律及受力特性,利用ADAMS建立了斜切工况下采煤机虚拟样机模型,通过运动仿真得到了斜切工况下采煤机滚筒运动曲线,并以该曲线作为滚筒运动边界条件;采用LS-DYNA对斜切工况下采煤机滚筒截割煤岩进行了模拟仿真,得到了斜切工况下滚筒受力特性。仿真结果表明:斜切工况下滚筒的截割阻力和牵引阻力逐步增大并最终趋于稳定,且截割阻力约为牵引阻力的2倍;滚筒轴向力呈先增大后减小趋势,最大轴向力出现在滚筒轴向位移达到最大时,且滚筒轴向力与轴向位移密切相关;滚筒力矩主要由截割阻力和轴向力产生,且力矩大小变化趋势与产生力矩的作用力的变化趋势一致。     

煤岩界面识别和定位测量方法研究

针对现有煤岩识别方法存在识别率低的问题,提出了一种基于机器视觉的煤岩界面信息提取方法。在煤和岩石物理力学性质差别不大,但灰度差异较大的情况下,利用采煤机机身上安装的摄像头拍摄采煤面,定时提取一帧图像,经预处理和特征提取获得煤岩界面曲线,进而获得其在图像中的像素坐标;标定出摄像头参数后,结合采煤机和采煤面特定的投影模型,求解出像素坐标与实际成像角度之间的关系,然后根据此关系求解煤岩界面的高度信息。根据每一幅图像中求得的高度信息,最终拟合出采煤面的完整煤岩界面,为采煤机姿态控制提供依据。     

基于Quest3D的采煤机虚拟培训系统设计

针对目前采煤机培训方式不能立体化多角度地展示采煤机操作过程的问题,设计了基于Quest3D的采煤机虚拟培训系统。该系统由下位机和上位机组成,二者通过RS232协议通信。下位机用来模拟采煤机的控制平台,以STC89C52单片机为核心的控制电路实现对外部操作信号的接收、处理和传输。上位机使用3DMax建模软件创建虚拟场景所需的模型,通过Quest3D三维引擎开发平台完成虚拟场景搭建,并依据下位机的命令对模型进行控制。该系统实现了采煤机虚拟培训功能,缩短了培训周期,降低了培训成本。