基于捷联惯导系统的采煤机定位方法研究

借助三轴加速度计和陀螺仪组成的捷联惯导系统对采煤机在采煤作业过程中的线性加速度和角速度进行测量,实现对采煤机的实时三维体定位。通过坐标转换,得到采煤机实时作业导航方程并进行定位仿真分析,实现对采煤机的动态定位。     

基于捷联惯导的采煤机定位定姿技术实验研究

针对煤矿井下"三机"自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航(SINS)的采煤机位姿定位方法。该方法利用捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪实时测量采煤机的加速度和角速度信息,并根据四元数捷联惯导位姿解算方法解算出采煤机的实时位置和姿态信息,得到精确的采煤机运动轨迹,实现对采煤机的实时体定位。对定位平台进行仿真和利用综采工作面"三机"实验装置搭建采煤机捷联惯导定位实验平台进行实验,结果表明,采煤机捷联惯导定位系统能够准确跟踪基准轨迹,采煤机沿工作面方向运行20 m,位置姿态跟踪误差分别为0.5 m和0.7°,满足煤矿采煤机定位精度要求,该系统能够实现采煤机的实时精确定位。     

基于卡尔曼滤波算法的采煤机惯导定位方法

煤矿工作环境复杂,对采煤机的精确定位难度较大。传统的惯导定位器定位时误差较大,且随着时间积累无法消除,影响定位精度。利用卡尔曼滤波算法对惯导定位器获得的数据进行处理,通过不断修正系统设定状态参数与实际状态参数之间的误差,实现对采煤机的精确定位。分析扩展卡尔曼算法的特点和优势,并将其应用到惯导定位器中,对采煤机进行仿真实验,对比滤波前后的系统定位精度,滤波后误差消除效果明显,值得进一步研究。     

一种采用捷联惯导的采煤机动态定位方法

针对采煤机定位是三维体定位的情况,运用捷联惯导系统中三轴加速度计和陀螺仪对采煤机的实时线性加速度和实时角速度进行测量,得到采煤机在载体坐标系下的加速度和角速度。由于在载体坐标系下不能直接进行定位计算,故进行坐标变换,构建了采煤机在惯性坐标系中的导航方程,通过对加速度和角速度进行积分运算,获得采煤机位置和姿态数据。最后,...     

基于捷联惯导及四元数法的采煤机定位方法研究

应用LSM330芯片及GS1011模块构成捷联惯导系统并将其固定于采煤机上,通过对采煤机工作状态下的三轴加速度以及角速度进行测定,结合四元数算法对数据进行处理处理和运算,对采煤机的运动状态进行反馈,以满足采煤机定位的实时性和自主性,提高采煤机定位的精度。     

基于捷联惯导的采煤机姿态解算算法研究

针对无人工作面采煤机无法利用GPS辅助定位的现实,借鉴捷联惯导定位方法具有自主性和实时性强的特点,提出了基于捷联惯导技术的采煤机位置和运行姿态检测方法,并对采煤机捷联惯导系统的姿态算法进行研究,确定适合采煤机工矿的捷联算法。在分析捷联惯导原理的基础上推导出采煤机的捷联矩阵,进而分析了采煤机姿态的解算算法。为了找出适用于采煤机强干扰工况的捷联惯导姿态算法,用MATLAB仿真了一般情况、圆锥运动和陀螺输出有干扰三种情况下的算法的优劣性,结果表明,四阶龙格库塔法适合作为采煤机姿态解算方法。     

基于混合高斯SRUKF的采煤机定位方法

针对量测噪声为非高斯分布时的采煤机定位问题,提出一种基于混合高斯平方根无迹卡尔曼滤波(MG-SRUKF)的采煤机定位方法。该方法将惯导定位信息作为滤波过程的量测输出,依据运动状态方程和量测方程估计出采煤机的状态向量,作为滤波得到的最优定位结果。最后给出基于MG-SRUKF定位方法的具体流程。采煤机仿真结果表明,相比于混合高斯UKF(MG-UKF),MGSRUKF的滤波精度高于MG-UKF,且MG-SRUKF的滤波耗时与MG-UKF相同。     

基于面向对象的捷联惯导系统中四元数计算方法

论述了面向对象方法应用于捷联惯导系统四元数运算,利用Ｃ＾＋＋类的概念,实现了在捷联惯导系统刚体运动状态计算中广泛应用的与复数性质相似的四元数类。该方法已应用于组合导航系统计算中,提高了软件开发质量和设计速度。参４。     

采煤机姿态矫正系统研究综述

由于现阶段我国煤矿井下开采环境恶劣,且需要人工操作,为了实现采煤机在工作时能够自主对其位置、姿态等进行实时定位以及矫正,对实现采煤机井下智能化姿态矫正进行了相关讨论以及研究。首先对采煤机在工作时可能遇到的姿态进行分析,随后对国内采煤机定位技术进行了讨论,紧接着又对惯导技术的研究现状以及发展进行了论述,并对采煤机姿态矫正系统的关键性技术进行了研究讨论,然后又提出了一种基于组态软件的采煤机姿态矫正以及控制系统,分析了此矫正系统的工作原理以及组态界面实现的功能。此采煤机姿态矫正系统对未来实现采煤机智能化控制、无人化发展奠定了理论基础。     

采煤机惯性导航安装偏差对定位误差的影响

惯性导航装置安装于采煤机机体上,导航解算时以惯性导航装置坐标系代表采煤机坐标系,当其安装存在偏差时,惯性导航装置坐标系不能代表采煤机坐标系,进而会影响采煤机的定位精度。根据航位推算原理,建立了采煤机惯性导航安装偏差所引起的采煤机定位误差模型,获得惯性导航装置安装偏差与采煤机定位误差之间的关系。安装偏差中的航向偏差与俯仰偏差对采煤机定位误差的影响较大,横滚偏差对采煤机定位误差影响较小,并且定位误差主要集中在高度方向及垂直于采煤机运动的方向。构建的定位误差模型为确定惯性导航装置的安装精度要求与补偿安装偏差引入的采煤机定位误差提供了理论依据。     

基于捷联惯性导航的井下人员精确定位系统

针对目前井下人员无法精确定位的问题,根据人员移动速度慢、方向多变的特点,研究出基于捷联惯性导航技术的井下人员精确定位方法.通过选择灵敏度高的惯性传感器,检测人员运动的三轴加速度和角速度数据,通过角速度值计算人员运动的姿态角,利用姿态信息对加速度数据进行坐标变换,进而解算出载体在运动方向上的速度和相对于定位坐标系的移动里程信息,完成对载体的定位功能.针对传感器的随机误差影响定位精度的问题,提出利用UFK滤波算法对位置计算中需要的姿态信息进行最优估计,提高定位精度.对系统长时间积累误差使用射频路标修正.完成了定位系统软硬件设计,在试验中取得较好效果.     

采煤机惯性导航定位动态零速修正技术

基于捷联惯性导航与轴编码器组合的采煤机惯性导航定位是综采工作面可行的采煤机定位技术。惯性导航提供姿态角参数,轴编码器提供速度参数,采煤机惯性导航定位利用航位推算算法解算出东北天坐标系下的位置坐标。为了进一步提高定位精度,在消除确定性偏差的基础上,根据惯性导航姿态误差方程,以东、北、天3个方向的平台失准角为状态量构建状态方程,根据动态零速修正技术的非完整约束条件,以采煤机坐标系横向和垂直方向速度值为观测量构建量测方程,建立卡尔曼滤波模型,并进行移动平台模拟采煤机运行试验验证。在试验条件下,第3刀导航东、北方向最大误差分别由0.639 7,0.856 7 m减小为0.456 4,0.594 2 m。第4刀导航东、北方向最大误差分别由0.644 4,0.910 6 m减小为0.466 5,0.603 0 m。东、北方向定位精度提升了30%。     

基于超宽带和惯导的井下人员定位系统研究与设计

随着采矿作业的科技进步,以及对井下环境和作业人员的安全关注度越来越高,要求管理者对井下作业人员实现基于高精度定位服务的精细化管理。现阶段基于RFID、ZigBee等技术的人员定位系统仅能实现区域化或低精度定位,无法满足高精度定位的需求,而仅采用UWB技术存在成本过高、遮挡严重区域定位效果差的问题。基于该原因,采用基于UWB的TDOA定位技术实现可视空间的高精度定位,采用Mems惯导技术对不适宜布设UWB区域进行运动轨迹记录,解决了现存的定位精度差、成本高等问题。研究结果表明,设计的基于超宽带和惯导的井下人员定位系统可实现高精度定位,同时具有可靠性高、智能化高的特点。     

单刀头采煤机系统设计研究

由于国家对煤层资源的大量需求,需要不断加大对煤矿的开采力度。为了提高采煤机的工作效率和安全性,对特殊煤层地质条件下的采煤机进行了设计,提出了单刀头采煤机开采煤炭的设计思路。以采煤机单刀头开采过程为研究工况,分析了单刀头设计的合理化以及对开采煤炭产量的影响,并进行了仿真分析。通过工程实践得出,单刀头开采与原开采方式相比,在煤层开采成本方面更具有优势,研究为矿井机械装备升级提供了重要参考。     

矿井电牵引滚筒采煤机姿态控制电气系统设计

电牵引滚筒采煤机是煤炭物料生产的关键性设备,根据综采工作面位置的变化,滚筒采煤机会变换工作位置并且根据地质情况调整工作姿态。为了提高电牵引滚筒采煤机的快速工序响应,提升综采工作面采煤的生产效率,对电牵引滚筒采煤机的工作姿态检测、控制为一体的电气系统进行设计。以MG2×200/550-WD型采煤机为研究对象,通过仿真技术软件对设计出的姿态控制系统进行验证计算。结果显示,该系统能够对采煤机姿态信息实现监测和控制,能在实际工程现场中实践应用,提升的综采工作面的自动化控制水平。     

刮板输送机—采煤机协同调速系统研究

为了保障矿井安全、快速运输,采用S7-300 PLC,分析了试验平台硬件配置和通信连接,采用WinCC设计了协同调速监控平台,进行了协同速度规划和跟踪试验以及刮板输送机负载电流对比,试验结果表明,刮板输送机负载电流精度为93%,完成了刮板输送机—采煤机协同调速的功能,避免了刮板输送机煤量的堆积,有效控制了刮板输送机负载恢复的稳定。     

采煤机牵引部传动系统运动精度可靠性分析

采煤机实现牵引运动是通过牵引部的齿轮进行啮合传动,齿轮啮合传动过程的可靠性决定了采煤机运动的稳定性。为了对采煤机牵引部传动系统运动的可靠性实现有效评估,通过BP神经网络拟合静态啮合和动态啮合基本参数和接触应力之间的关系,并通过一次二阶矩阵分析其可靠度、可靠性灵敏度。训练完成的BP神经网络模型对80组随机生成的参数进行拟合分析,结果显示在对静态啮合过程进行分析时,误差为±0.006 MPa;进行动态啮合分析时的误差为0.006 MPa,符合设定要求。这一结果说明研究构建的模型能够有效评估牵引部齿轮转动系统的可靠性,可为提升采煤机运动的稳定性提供有效数据。     

基于视频技术的煤矿监控系统设计

为加快智能矿山建设,针对煤矿带式输送机、水泵房等重要设备监测中存在的问题,建立了煤矿智能监测和识别系统,介绍了其组成和实现功能。由于煤矿的低照明和低对比度,从视频监控系统捕获的图像有时不太清晰,针对煤矿的特殊环境,提出了一种图像增强的方法。该方法首先通过中值滤波降低了以煤矿噪声为主的脉冲噪声,然后改进了自适应直方图均衡,大大提高了对比度和照度。实验结果表明,该方法能有效地提高井下图像的质量。煤矿监控系统集成了数据采集、视频监控、智能分析和故障报警等功能,智能监控了井下生产现场和大型设备,实现了无人值守操作,为数字矿山建设提供了强有力的支持。