基于ANSYS/LS-DYNA液压凿岩工作参数的最优值及关联性研究

为充分认识影响凿岩速度的主次因素,合理地设定工作参数以提高凿岩速度,根据岩石破碎理论及波动力学构建数学模型,得出冲击力、轴推力及转钎速度工作参数的取值依据。在此基础上,基于ANSYS/LSDYNA仿真软件,采用单一变量法进行最优值仿真分析,验证理论研究结果 ,根据L9(34)正交规则表进行关联度分析,得出影响凿岩速度的敏感因素。最后进行实验研究,验证理论及仿真结果的准确性。结果表明:冲击力无最优值,冲击力值越大,凿岩速度越快;在一定冲击力及冲击频率下,轴推力及转钎速度存在最优值。冲击能与凿岩速度的灰色绝对关联度最大,即冲击能的改变对凿岩速度影响最大,其次是轴推力,转钎速度对凿岩速度影响最小。     

基于共轭斜量法的凿岩参数自寻优控制研究

在凿岩过程中,影响凿岩速度的因素主要有凿岩机输出的冲击能、活塞冲击频率、液压推进力、钎杆回转速度和岩石性质。针对目前无法根据岩石性质快速实现凿岩参数的最优匹配,凿岩速度难以达到理论设计最佳值的问题,提出基于共轭斜量法的凿岩参数自寻优控制方案。将冲击能和冲击频率、推进力和转钎速度分成2组进行动态寻优,并充分考虑岩石性质对凿岩速度的影响,使得各凿岩参数可以快速地达到最优匹配关系。利用MATLAB软件对该自寻优方案在采用固定步长和模糊变步长时的应用效果进行仿真分析,验证该方案的可行性和合理性,并进行推进力和转钎速度的自寻优试验,以验证理论分析和仿真结果的正确性。仿真和试验结果表明基于共轭斜量法的自寻优控制方案可使凿岩参数快速收敛于最优值附近,极大地缩短了实现最佳凿岩速度所需的寻优时间,与常规方法相比凿岩速度可提高13.2%。研究结果对岩石开采设备的自寻优控制以及岩石开采效率的提升有良好的指导价值,同时为凿岩自动化和智能化的实现提供了一种新思路。