基于UWB技术的矿用移动式读卡器设计

UWB精确人员定位系统在煤矿已逐步推广使用,但目前却缺少与之配套的手持移动式读卡器,用以在发生矿难时对人员进行搜救及日常对定位卡的检测。设计了一种基于UWB技术和SDSTWR双边双程测距算法的矿用移动式读卡器;读卡器以ARM主控器STM32F429和UWB无线收发芯片DW1000为核心,实现了对定位卡的信息读取及精确定位。测试结果表明:移动式读卡器有效无线测距距离400 m,最大静态定位误差不大于0.3 m,最大并发识别量80张定位卡,满足煤矿的使用要求,对灾后开展科学救援及日常的系统维护具有重要的现实意义。     

基于UWB技术的无轨胶轮车行车安全距离检测预警北大核心

《煤矿安全规程》中对于煤矿采用无轨胶轮车运输时,应遵守同向行进车辆必须保持不小于50 m安全运行距离的硬性规定。设计了一种基于UWB技术的无轨胶轮车行车安全距离检测预警方法;该方法在初始化阶段完成巷道拓扑网络构建;在运行阶段,首先借助UWB精确定位基站获知车辆实时位置,计算车辆行进方向;其次,在空间和路网双重安全距离检索下获得可疑车辆;再次,依据车辆行进方向匹配结果,确定需预警对象;最后,通过车载交互终端发出语音预警信息。在模拟巷道对该方法进行的实验结果表明:逻辑代码运行正常,逻辑响应时间约为140 ms。在环境复杂的新疆伊犁四矿现场的应用结果表明:方法具有安全距离灵活可配,管控精细化、低成本、实用性的特点,现场应用状况良好。     

基于UWB的矿井机车测速系统

提出了1种基于UWB的矿井机车测速系统设计方案。介绍了系统的总体架构,针对矿井一维线性空间,读卡器采用基于TOA测量方法的双射频模块设计,同时设置测距模块与监听模块以实现对机车的精确定位和方向识别,单次测距时间短,分析了基于无线定位的机车测速原理,详细介绍了读卡器和车载卡的硬件、软件设计,试验结果表明机车测速误差控制在2%以内,满足现场测速应用。     

工程机械负载模拟实验系统研究

针对整机测试的复杂性与测试条件的不可控性, 设计了适合工程机械的负载模拟实验系统, 并搭建了实验平台; 运用Matlab系统辨识建立了精确的比例溢流阀数学模型, 采用增量式PID控制策略, 进行了负载模拟控制算法参数的在线调试, 并确定了合适的PID参数值。通过测试, 实际负载与模拟负载误差σ≤4.5%, 表明该系统可以实现准确可靠的负载模拟。     

基于高速位移下UWB定位动态误差的测量质量分析方法

高速位移下UWB定位动态误差测试方法仅提供了一种误差测试方法,对误差的测试数据质量是否有效、可靠且稳定、可控并未做出分析判断,为此设计了一种针对测量误差值的质量分析方法,通过控制图法分析判断高速位移下UWB定位动态误差测量数据是否异常,从而判断测试方法是否稳定可靠,并通过调整测试过程中的影响因素提高测量结果的准确性和有效性。     

基于UWB的矿井人员精准定位技术

提出了一种基于UWB技术的矿井人员精准定位系统的设计与实现方案。分析了SDSTWR测距算法原理,结合矿井巷道一维线性空间特征,采用单个读卡器实现精准定位和方向判别,并且采用时分复用技术解决无线信号碰撞问题,保证了定位成功率,提高了定位精度。试验结果表明:该系统定位精度达到了0.3 m以内,有效覆盖范围达到300 m,满足矿用实际需求。     

基于UWB与激光测距的地下铲运机井下定位系统

地下铲运机在井下巷道环境中无法通过接收GPS信号来实现车辆的定位,因此需要搭建其他定位系统来替代。UWB定位系统通过基站与车载标签进行车辆井下位置定位。由于地下巷道狭长的特点,单一的UWB定位成本很高。对此展开研究,在地表搭建模拟巷道分别对UWB定位系统与UWB与激光测距融合定位系统进行测试,实验表明两种定位系统误差相距不大,都可满足使用要求,但采用UWB与激光测距融合定位系统可以极大的降低UWB基站的使用数量,从而降低系统成本。     

基于掘进机位姿测量系统的自主标定方法误差分析

围绕在狭长综掘巷道中掘进机位姿激光测量系统位姿参数高精度自动测量的问题,首先系统介绍了位姿测量系统,研究了位姿测量系统测站移站后高精度自动全站仪自主标定原理。依据激光测量原理及掘进机工作特点,构建了全站仪移站后全站仪设站点坐标与定位棱镜坐标测量误差数学平差模型,并通过Matlab进行了不同标定距离、不同测量距离对悬臂式掘进机位姿参数测量误差影响规律的仿真分析。分析结果表明:掘进方向的位姿误差比较大,掘进机姿态角误差均随测量距离和标定距离的增加而增加,且测量距离对姿态角误差影响更明显;姿态角的最大测量误差为航向角,测量误差为0. 015 7°。从而验证了激光导向系统自主标定的可行性,并由此提出了一种相对最优的自主标定策略。完全满足目前煤矿综掘工作面对悬臂式掘进机位姿测量精度的要求。     

基于PID自整定控制恒减速制动系统的研究

矿井提升机恒减速制动系统均采用模拟控制方式,现场参数调试困难,提出一种数字化参数自整定PID控制策略,利用西门子STEP7编程软件实现PID控制算法。采用仿真软件SimulationX建立了电气和液压控制系统的仿真模型,通过联合仿真确定了控制器的结构和参数。进行了现场试验测试,测试结果表明新方案具有的高的跟踪精度和高的安全性。     

AZ31镁合金热挤压变形过程温度变化与控制

对AZ31镁合金热挤压变形过程中温度的演变与控制进行了有限元模拟与实验研究。研究结果表明, 在常规等速热挤压过程中坯料温度不断上升, 而采用增量式数字PID控制算法同有限元模拟相结合, 通过控制挤压速度的方法可以对坯料在挤压过程中温度的变化加以控制。通过调节挤压速度可以使模拟挤压过程中出口温度的波动控制在±2 ℃范围内, 为实际挤压生产过程中对温度的控制提供了有效的工艺参数。     

基于模糊PID控制策略的提升机恒减速过程的研究

针对矿井提升机减速阶段的恒减速运行的要求,采用了一种基于模糊规则的参数自整定PID控制策略,并用PLC编程实现了模糊PID控制算法。通过仿真实验和现场测试,结果表明,提升机在减速段速度跟随性良好,超调量很小,减速平稳无冲击,达到了恒减速运行目的。     

变尺度单神经元PID控制在焦油、氨水分离系统中的应用

在对氨水、焦油分离过程的工艺进行分析之后,针对传统PID控制算法的不足,利用最优化方法提出一种基于变尺度优化方法的神经元PID控制算法。仿真结果表明,该算法具有较快的学习速度及良好的收敛性能,并有效地克服了传统PID算法的缺陷。     

基于UWB技术的矿井精确定位系统

提出一种基于UWB技术的矿井精确定位系统设计方案。首先分析矿井巷道的环境特点,然后研究系统组网模型和UWB精确定位算法;为了提高单基站精度定位并发容量,研究时隙资源调度算法,合理划分基站频段,从而避免UWB无线信号冲突;基站和定位卡具有UWB和ZigBee多射频技术,UWB技术用于TOF测距,ZigBee技术用于扫描网络和申请测距时隙资源。测试结果表明:定位精度≤±0.3 m,单基站精确定位并发容量可达200,定位距离可达400 m。     

模糊免疫PID控制在自动配煤过程中的应用

配煤技术的优劣对我国煤炭行业的发展具有重要的现实意义。对配煤工艺进行分析后,选用模糊免疫PID控制算法控制给煤机的电动机转速,从而控制给煤量。本系统利用免疫控制对PID控制器的比例环节进行在线调节,利用模糊控制对积分环节、微分环节进行调节。该系统具有较强的鲁棒性和自适应能力,并针对配煤过程非线性、大滞后、延时性等特点实现对配煤的精确控制。最后通过Matlab仿真,分析了本控制系统的优越性。     

干燥作业温度自动控制系统的研究

本文介绍了以干燥系统引风机入口温度和燃烧炉出口温度为主信号,以8031单片机为核心,采用增量式PID控制算法的温度自动控制系统。应用结果表明,系统简单,操作方便,工作可靠,控制精度较高,能够满足工艺要求。     

基于超宽带定位的掘进机姿态监测仿真与实验研究

考虑到目前煤矿井下掘进机姿态监测与定向装置自动化程度低,测量精度低等问题,对一种基于UWB定位技术的掘进机姿态测量方法进行研究,该方法通过跟随掘进机同步移动的测量装置实现掘进机与测量装置在巷道内交替进行姿态监测。通过Matlab仿真软件和实验方法对姿态测量技术进行实例分析,结果验证该方法的可行性。研究结果表明：增加基站与标签距离会降低姿态测量精度,因此需要合理设置掘进机与测量装置的间距;增加标签与标签距离会提高姿态测量精度,因此需要合理设置标签的安装位置;标签Z轴的测量精度较低,会影响姿态测量的精度,可通过融合多种测量技术的办法来提高掘进机姿态测量的精度。     

基于UWB和低频唤醒技术的矿用车载读卡器设计

针对目前煤矿井下人员乘坐矿用车辆时,受车速和车厢金属结构等因素影响,造成车内外无线通信不畅从而导致的车厢内人员实时定位不准确、漏识别、轨迹丢失、无法统计乘车人数等问题,设计了一种基于UWB精确定位技术和低频唤醒技术的车载读卡器;车载读卡器以ARM STM32F413、UWB通信收发芯片DW1000和低频唤醒射频芯片EM4095为设计核心,通过低频唤醒触发UWB通信信道切换的方法,实现对矿用车辆车厢内人员的精确定位与数量统计。测试结果表明：车载读卡器能准确区分车内外人员,有效解决因车厢金属结构屏蔽造成的漏识别、定位不准等问题,最大动态定位误差不大于7.3 m,满足煤矿应用要求,对井下开展智慧约车、派车业务,提升煤矿井下智慧交通建设具有重要意义。     

基于遗传算法和卡尔曼滤波器的PID控制

针对PID控制系统中参数的整定及控制干扰信号和测量噪声信号,提出基于遗传算法和卡尔曼滤波器的PID控制方法。系统利用遗传算法优化PID参数,通过卡尔曼滤波器抑制控制干扰信号和测量噪声信号。仿真结果表明此方法响应速度快、抗干扰能力强、达到了全局最优PID参数整定,有效地滤除系统的控制干扰和测量噪声信号,具有比传统PID控制方法更好的动态和静态控制性能,控制品质有较大的改善和提高。为PID控制系统的研究提供了一种方法。     

基于RBF神经网络PID的双护盾推进系统仿真分析

介绍了双护盾掘进机推进系统的工作原理,并在AMEsim环境下建立了其液压系统模型,根据实际情况对相关参数进行了优化设计。此外,考虑到系统的时变非线性及复杂工况的影响,采用了基于RBF神经网络的自整定PID控制算法。运用MATLAB软件编写了相应的S函数,通过AMEsim/Sinulink与AMEsim进行了模块化联合仿真分析。结果表明,与常规PID控制相比,该控制器易于实现PID参数的自整定,能明显改善系统的鲁棒性和适应能力。     

基于ATmega32温控仪的设计

介绍了一种基于工业级单片机ATmega32的PID温控仪系统的结构、功能和原理,着重研究了温控仪系统的PID控制算法。讨论了PID控制算法在数字控制系统中的实现,给出了以ASTROM提出的极限环法为基础的PID参数自整定的原理,实现了极限环法PID参数自整定功能在温控仪系统中的应用。