基于模糊理论的采煤机自适应截割控制研究

针对我国某些地区的复杂地质条件,采用基于模糊理论的采煤机自适应截割控制方法对采煤机作业过程中的状态信息进行反映,实现对采煤机截割路径的自动跟踪。基于模糊控制理论的采煤机自适应截割系统对采煤机滚筒在截割岩石时的异常状态能够进行自动识别并自动调节采煤机牵引速度和滚筒高度,以适应复杂地质开采的特殊要求。     

采煤机截割滚筒自适应作业技术研究

截割滚筒是采煤机的重要工作部件,其运行性能会对采煤机整体性能产生决定性影响。以MG132/320-W型采煤机截割滚筒为研究对象,在对滚筒基本运动形式进行分析的基础上,研究了滚筒的自适应速度调节技术。在测试滚筒实际力矩的基础上,可以预测煤岩硬度并确定滚筒的目标转速,利用PID控制器对截割滚筒速度进行自适应调节;在采集采煤机截割滚筒历史数据信息的基础上,通过LSTM-ResNet网络可对截割滚筒的运动轨迹进行预测,并根据预测结果对滚筒的运行轨迹进行调节控制。对截割滚筒自适应作业技术开展实验验证工作,结果发现滚筒的轨迹预测以及轨迹跟踪结果与实际情况虽然有一定误差,但误差相对较小,完全在可接受的范围以内,说明本文提出的自适应作业技术是可行的,能显著提升采煤机的智能化水平。     

基于GIS系统的采煤机导航自适应截割技术研究

本文介绍了自动化、智能化煤矿开采技术研究现状,提出利用震波CT煤层地质探测技术进行煤层地质初探,同时采用巷探、钻探等地质实测技术反演煤层及顶底板岩层地质条件,从而构建精细化三维GIS煤层地理信息系统,基于GIS煤层地理信息系统,开发了采煤机自适应截割技术,实现了采煤机自动调高和截割路径自动规划,解决了工作面推进方向的采煤机调高难题,规划了采煤机过断层是截割路径。     

薄煤层综采工作面采煤机截割速度自适应调节技术

针对高瓦斯薄煤层综采工作面自动化开采期间因高瓦斯造成采煤机频繁停机、自动化开采效率低等问题,通过在工作面瓦斯浓度自动监测系统与工作面采煤机自动化截煤工艺之间建立连接点,对工作面生产作业过程中采煤机截煤运行速度及采煤机作业位置距工作面上隅角距离与工作面瓦斯浓度变化之间的关系进行研究分析,掌握其变化规律,提出薄煤层综采工作面自动化开采工艺中采煤机截割速度自适应调节技术并制定实施策略。通过现场实测发现,工作面采煤机机身位置及上隅角位置处的瓦斯浓度与采煤机截割速度呈正相关,工作面上隅角瓦斯浓度变化与采煤机和上隅角位置之间距离呈负相关。工业性试验结果表明::该技术方案对于有效解决薄煤层高瓦斯综采工作面自动化开采技术及瓦斯控制难题起到很好的作用,具有重要的推广应用价值。     

基于灰色马尔科夫模型的采煤机自适应截割策略研究

借助灰色马尔科夫组合模型对传统的采煤机记忆截割策略进行优化和改进,以提高采煤机截割作业的效率和精度。通过灰色模型对采煤机截割高度预测数据进行残差计算和状态分析并利用马尔科夫链状态概率矩阵修正灰色模型,最后通过仿真分析可知,基于灰色马尔科夫模型的采煤机自适应截割策略控制精度以及截割作业自动化水平均较高。     

Smart cut智能截割技术的应用实践

主要介绍了JOY公司7LS8型采煤机的Smart cut智能截割技术在神东矿区大柳塔煤矿7 m大采高52304综采自动化工作面的应用情况及使用方法,并简述了Smart cut智能截割技术适用条件及应用前景。     

采煤机截割部动态特性分析的研究

针对实际工作过程中采煤机截割部振动剧烈的问题,综合考虑了截割部关键零部件的联接特性,建立了截割部在行走平面内3个自由度非线性动力学模型。采用小波分解数据处理方法,对实验采集到的数据进行了降噪重构,分析了不同举升角下截割部的动态特性。结果表明:随着采煤机举升角的增加,截割部各部分的振动位移逐渐减小,并且振动位移的波动逐渐变缓,当举升角为17°时,滚筒、摇臂的振动位移均值分别为21.552 mm、9.401 mm。最后通过实验对仿真结果进行了验证。     

基于BP神经网络的采煤机截割自适应调速控制

采煤机工作环境恶劣,对操作人员伤害大,实现截割自动化对保障煤矿开采安全具有重要意义。记录人工示教模式下的路径,通过判断煤岩状态设置采煤机状态参数跟踪示教路径。在截割过程中以采煤机状态参数为输入信号,采用BP神经网络实时调整采煤机工作参数来实现自适应调速。为了验证基于BP神经网络的采煤机截割自适应调速控制系统的性能,采用MATLAB进行仿真,仿真结果显示自动截割时滚筒的高度大致与示教时相同,说明此系统可以很好地实现自动截割。     

薄煤层采煤机截割部传动系统动态特性研究

为了增强采煤机截割部传动系统的抗振能力,延长其传动系统的使用寿命,采用Pro/E软件对其进行三维实体建模和虚拟装配,在ADAMS软件中建立了截割部的虚拟样机模型并对其进行动态仿真分析。对采煤机截割部传动系统进行了传动比验证,误差在5%以内;分别采用恒扭矩加载方式和复杂扭矩加载方式,分析了截割部的输出时域曲线和频域曲线,得到了不同加载方式对输出特性的影响。     

基于GTP的煤矿地质体三维建模及剖切

为了表达和再现煤矿三维地质体,显示地质体内部细节,揭示地质体在煤矿井田内的空间分布规律,需研究如何构建煤矿地质体三维模型以及怎样对其进行剖切.在研究GTP三维数据模型的基础上,设计了GTP三维数据结构,构建了煤矿地质体的三维模型,并且对GTP的各种剖切情况进行了研究,设计了煤矿地质体的剖切算法、剖切求解和剖切流程,最后实现了煤矿地质体的剖切.     

动力参数匹配下的采煤机斜切力学模型的建立及应用

整机受力变化规律合理确定是采煤机设计的理论基础。基于动力参数匹配方程的基础上,建立了满足牵引力平衡约束条件的采煤机斜切力学模型。结果表明,在不同的煤层倾角,滑靴受力与生产实际是吻合的。     

Research on the memory cutting path of shearer based on genetic algorithm

In order to realize the memory cutting of a shearer, made use of the memorized cutting path and acquisitioned cutting parameters, and realized the teaching and playback of the cutting path. In order to optimize the memory cutting path of a shearer, took into account the constraints of coal mining craft, coal quality and the adaption faculty of coal mining equipments. Genetic algorithm theory was used to optimize the memory cutting of shearer and simulate with Matlab, and realized the most valuable mining recovery rate. The experimental results show that the optimization of the memory cutting path of a shearer based on the genetic algorithm is feasible and obtains the most valuable memory cutting path, improving the ability of shearer automatic cutting.     

基于粒子滤波的采煤机截割负载特性分析

针对以往采煤机截割负载测量方法所存在的通用性不强,易受振动和冲击干扰等问题,建立了截割负载与截割电机电流间的理论模型,提出了基于粒子滤波的采煤机截割负载分析方法。在西安煤矿机械有限公司电气分厂的电机负载模拟试验台上针对MG900/2210-WD型电牵引采煤机进行了模拟加载试验,并运用粒子滤波方法对试验结果进行了处理和分析。分析结果表明：截割电机电流信号是一个滞后于截割负载23 ms的时延信号,两者的互相关系数为0.71;电流信号主要集中在10 Hz以内的低频带,不易受到电网波动以及煤块冲击的干扰,对于MG900/2210-WD型采煤机而言有用频率为1.63 Hz;粒子滤波能够有效的滤除电流信号中的高频干扰,且当粒子数达到170之后滤波效果趋于稳定     

基于EDEM的采煤机滚筒工作性能的仿真研究

为研究不同工况参数下采煤机滚筒的落煤特性,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,采用EDEM离散元仿真软件建立三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对采煤机截割性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,利用单因素试验法分析截割过程中煤岩颗粒的运动轨迹,研究不同截深、转速对采煤机装煤率、滚筒三向载荷、截割比能耗的影响以及滚筒包络范围内颗粒平均速度的变化曲线。结果表明:采煤机装煤率随转速增大先增后减的趋势,随截深增大而增大;滚筒三向载荷随转速增大而减小,随截深增大而增大;截割比能耗随转速、截深增大而增大。综合考虑选择低转速、大截深的滚筒可以在一定程度上提高采煤机装煤率;同时为提高采煤机的截割效率,减小耗损可以在保障装煤率的前提下,适当减小截深。研究结果为采煤机高效截割提供了改进参考。     

基于多体动力学的采煤机截割部可靠性研究

基于Pro/E、Matlab、ADAMS和ANSYS联合构造的协同仿真环境,建立了含硫化铁结核的薄煤层采煤机截割部刚-柔耦合多体系统模型,解决了输入负载的模拟及建模与仿真边界条件的确定、双电机驱动的采煤机截割部电机转速的匹配等关键技术问题.基于刚-柔耦合采煤机截割部虚拟样机的仿真,找出了截割部关键零件设计上存在的问题：如行星架、行星轴及摇臂壳体的变形过大,动态刚度不足等,为采煤机截割部系统的优化提供了明确的量化依据.有助于在采煤机物理样机制造前就全面掌握其动态性能,提出明确的优化方案并改进设计,降低了新产品的研发成本与时间.     

基于振动信号的采煤机煤岩截割状态识别

为了准确识别采煤机截割状态,提出了一种基于小波包分解和学习向量量化(LVQ)神经网络的模式识别方法。将振动信号进行小波包分解,实现振动信号的预处理,得到若干个子频带。在此基础上,计算各个频带的方差,并将其作为特征向量。然后将计算得到的频带方差作为特征向量,输入到LVQ神经网络进行采煤机煤岩截割状态识别。通过实验验证了该方法的有效性,实验结果表明:该方法能够实现采煤机典型煤岩截割状态的识别,平均识别准确率较高,对实现综采工作面的"无人化"具有重要意义。     

采煤机变速截割传动系统动力学特性分析

为了克服传统采煤机截割传动系统恒速截割的缺点,提出了一种新型采煤机变速截割传动系统。采用集中质量法建立了包括截割电机转子和滚筒的变速截割传动系统平移-扭转耦合动力学模型,给出了模型中动力学参数的计算方法,并采用AMESim分析了该系统的动态特性。结果表明:设计的变速截割传动系统可以实现变频调速,调速时斜坡信号比阶跃信号对传动系统更有利;在阶跃负载下,无论是恒速截割还是变速截割,与传统采煤机截割传动系统相比,变速截割传动系统齿轮副接触力冲击较小。     

智能采运机组自主定位原理与技术

智采工作面装备运行的2个核心问题是控制工作面开采装备在煤层中自适应截割、保持采运机组在连续推进过程中的直线度。解决这2个问题必须实时获取采煤机在工作面空间的准确定位信息。通过对比分析国内外采煤机定位系统的技术原理和硬件架构,发现开发采煤机定位误差消减算法是在井下GPS拒止环境下保证采煤机长时定位精度的关键途径。根据采煤机定位原理可知,采煤机定位误差主要来源于惯性导航安装偏差和惯性导航系统随机误差。惯性导航安装偏差是确定性误差,采用基于两点法的确定性偏差补偿算法可使定位误差减小99.12%。针对采煤机运行状态的非完整性约束特点,基于采煤机运动学模型的闭合路径优化算法和动态零速校正算法分别使采煤机定位误差降低了50%和30%。采用信息滤波模型将闭合路径优化算法和动态零速校正算法进一步融合,抑制了惯性导航系统航向角的漂移,抑制了惯性导航系统航向角的漂移。利用UWB基站群自主迁移方法实现了采煤机在工作面端头定位,采用VB-UKF算法平滑采煤机定位过程中时变的测量噪声,增加了运动轨迹的平滑性,使得IMU/UWB紧融合的定位轨迹更加精确,为惯性导航系统提供校准的基准。基于采煤机定位轨迹的刮板输送机轨迹检测方法实现了刮板输送机形状在线监测,为综采工作面弯曲度自动化检测和校直提供理论基础和试验数据。