基于改进滑模控制的悬臂式掘进机轨迹跟踪技术

针对传统滑模控制在悬臂式掘进机轨迹跟踪中存在全局收敛速度慢、抖振显著等不足,提出了一种基于新型趋近律的改进滑模控制方法。通过在传统指数趋近律基础上引入掘进机机身的横向偏差、航向角偏差以及幂次趋近项,实现了掘进机轨迹偏差的快速收敛以及抖振的削弱;同时,采用边界层法进一步抑制抖振,解决了趋近律中符号函数乘积项易引起抖振的问题。分析了新型趋近律的存在性、可达性以及稳定性,并推导了干扰稳态误差的区间。考虑掘进机的不确定扰动,对传统滑模控制与改进滑模控制方法进行了仿真对比。结果表明,改进滑模控制的控制精度、收敛速度及抗干扰能力均优于传统滑模控制。最后,通过搭建实验平台测试了掘进机轨迹跟踪控制系统的性能,验证了改进滑模控制方法的可行性和有效性。研究结果可为煤矿井下恶劣环境中采掘装备的智能控制提供重要参考。

基于PSO-SVR算法的悬臂式掘进机工作性能预测

研究目的:悬臂式掘进机作为铣挖法中不可或缺的机械设备,其工作性能常受到围岩特征和机械设备等条件的制约。为预测悬臂式掘进机工作性能,本文以瞬时切割速率ICR作为评价指标,综合考虑围岩因素和机械设备因素,通过不同算法预测ICR,优选出基于粒子群优化的支持向量机算法(PSO-SVR),并据此建立了ICR预测系统,从而快速高效地预测铣挖隧道掘进机工作性能和施工速度。研究结论:(1)利用已开挖的铣挖法隧道数据作为训练样本,通过5种算法预测ICR,其中粒子群优化的支持向量机算法预测精度最佳;(2)通过粒子群优化算法搜寻最优惩罚系数C和核函数系数g,能有效避免陷入局部最优解问题,并显著提高模型预测精度和泛化能力;(3)十折交叉验证结果表明,PSO-SVR算法具有较好的鲁棒性,且鲁棒性高于其他4种算法;(4)依托赣州蓉江隧道工程,PSO-SVR模型可准确预测悬臂式掘进机瞬时切割速率和施工速度,预测精度显著高于经验公式和其他算法,可为铣挖机械设备选型以及铣挖隧道施工速度预测提供参考。

地下沉积型磷矿悬臂式掘进机机械采掘试验研究

为解决某沉积型地下磷矿矿山开采遇到的成本高、效率低、安全风险大等问题,提出了机械落矿代替传统钻爆法落矿的技术思想,采用悬臂式掘进机进行机械采掘试验研究。首先根据矿山基本概况进行机械破岩可行性分析,选择合适的悬臂式掘进机装备进行落矿试验。然后对试验期间悬臂式掘进机的回采情况、设备运行指标及经济指标进行了详细测算与分析。试验结果证明,该技术适配沉积型地下磷矿的生产需求,可以有效解决开采过程中遇到的生产难题。研究成果具有重要的实用价值和意义。

悬臂式掘进机参数变型与交互式虚拟展示

针对现有掘进机设计中总体布局参数阶段效率低、易出错的问题,提出一种基于掘进机技术指标确定总体布局参数的方法。以EBZ200型矿用悬臂式掘进机为对象,首先对其进行功能模块的划分,随后分析得出各功能模块布局参数对掘进机总体性能指标的影响。通过Cinema 4D对掘进机模型进行绑定蒙皮处理,使用MATLAB计算性能逆算参数,采用MySQL构建相应的数据库,最后基于Unity3D引擎和C#脚本开发系统,根据掘进面的尺寸检索出合适的掘进机截割部参数组合,实现掘进机布局参数的可视化调整,同时实时显示布局参数变更对性能指标的影响,有效提升了掘进机的设计效率。

悬臂式掘进机镐形截齿磨损应力分布影响因素研究

为进一步探究悬臂式掘进机镐型截齿的磨损问题,以某镐型截齿为研究对象,从应力分布角度着手,分别探究齿尖锥角、截割速度和截割深度对应力分布的影响,确定该镐型截齿的最优参数组合为截齿锥角75°,截割速度2.0m/s,截割深度30mm。在此基础上,将优化后的镐型截齿参数组合应用于实践,结果显示,截齿寿命显著提升,证明截齿磨损问题得到有效改善,表明此研究具有一定的现实意义。

悬臂式掘进机快速掘进技术与装备

悬臂式掘进机在国内煤矿巷道掘进中应用广泛,存在掘、支、锚、运工序不匹配和用人多、工人劳动强度大、智能化程度低等问题。以工序机械化、功能集成化、设备成套化、运行自动化为出发点,重点介绍了机载锚杆钻机技术、掘进系统配套技术、工作面辅助运输技术和智能控制技术等,通过相关技术的匹配融合提升悬臂式掘进机掘进作业线的工序匹配度和掘、支、锚、运的衔接平衡度,为类似条件下煤矿巷道掘进提供借鉴。

悬臂式掘进机远程监控系统的设计及应用分析

针对悬臂式掘进机结构复杂、工作环境恶劣、工作中易突发各类故障、出现严重影响矿井安全高效掘进的问题,以EBZ-120型悬臂式掘进机为例,介绍了其整体结构,分析了EBZ-120型悬臂式掘进机在日常应用中存在的主要问题,并为其设计了远程监控系统,提出了远程监控系统的总体设计方案,详细设计了系统的数据采集模块,探讨了MCU型微处理器与Zigbee型无线传输芯片的选型,并对该远程监控系统进行了应用测试,测试结果表明:该远程监控系统运行稳定可靠,能精准识别掘进机运行中的各类安全隐患与故障问题,更好地保障了掘进机的稳定可靠运行,应用安全效益与经济效益显著,具有一定的推广应用价值。

基于PSO优化的悬臂式掘进机自适应控制研究

针对悬臂式掘进机手动控制操作时掘进效率低、设备损耗大等问题,提出一种基于神经网络的自适应控制策略,通过粒子群优化(PSO)算法优化极限学习机(ELM)负载识别和模糊PID控制,实现截割负载识别和摆速控制。基于Simulink的仿真结果显示,PSO-ELM识别系统的平均绝对误差百分比小于0.3%,PSO-FPID摆速控制时间小于0.2 s,验证了该策略的有效性,对提高煤炭开采的智能化水平具有重要意义。

考虑煤岩硬度的悬臂式掘进机截割控制

煤岩硬度显著影响悬臂式掘进机空间运行状态,分析掘进机空间运行状态与煤岩硬度变化的关联性,有助于更好地实现悬臂式掘进机自动化截割控制。为提高截割控制精度,提出了一种考虑煤岩硬度的悬臂式掘进机截割控制方法。根据动力学原理获得了悬臂式掘进机空间运行状态与煤岩硬度变化的关系,得出随着截割头与目标点之间的距离、运动范围半径及动态角度增大,截割头的运行稳定性会相应提高。采用加权平衡的方式确定自动化控制参数,采用PID控制和闭环模糊控制方法实现掘进机自动化截割控制。实验结果表明,该方法横向控制和纵向控制都表现出较好的性能,掘进机截割头摆速在2 s内达到稳定值,动态工作稳定性好;悬臂式掘进机截割头回转和升降角度变化轨迹与期望轨迹之间的吻合度较高,整体偏离程度较小,控制精度较高。

某金矿悬臂式掘进机机械采掘试验研究

悬臂式掘进机作为现代隧道建设和地下工程中的关键设备,其技术也在不断革新,以适应更加复杂和多样化的地质条件。然而,由于地质环境的不确定性以及设备自身的局限性,悬臂式掘进机在实际应用中仍面临诸多挑战。结合矿山实际情况开展悬臂式掘进机机械采掘试验研究,首先开展岩体可截割性研究,得到该矿山自浅部向深部矿体可截割性呈现由难转易的趋势。基于破岩能力、设备纯截割能力、矿山实际生产能力和设备性价比等多个方面考虑,进行悬臂式掘进机设备选型。最后,现场工业试验表明,机械掘进巷道成型效果好,对围岩的影响较小。相关研究结果能够为相似矿体条件下悬臂式掘进机实际应用提供有益的参考和借鉴,推动机械采掘领域的技术进步。

煤矿悬臂式掘进机自动截割控制系统的优化设计

随着煤矿采掘自动化准备技术不断创新发展,并且国家对生产安全意识与防范的提高,煤矿机械正朝着智能化、无人化的方向发展。以西山中煤机械制造公司生产的EBZ-150Ⅱ型悬臂式掘进机为研究对象,设计了一套自动截割控制系统。通过采用各类传感器进行数据采集,传输至控制面板进行数据处理,电液比例阀对截割钻头轨迹进行调整等实现悬臂掘进机的自适应截割作业,同传统人工截割技术相比,掘进效率更高断面成型效果也更好,大幅提升矿井采掘生产效率。

煤矿悬臂式掘进机可靠性技术研究设计

悬臂式掘进机是煤矿掘进工作面使用工况最恶劣、负载情况最复杂的设备,其可靠性制约着高截割性和高智能性的发挥,对煤矿快速掘进、使用成本以及安全生产有着重要的影响,在分析掘进机可靠性影响因素、可靠性故障规律及可靠性设计难点的基础上,从可靠性设计、可靠性材料、可靠性运维3个方面提高掘进机产品的可靠性。可靠性设计、可靠性材料、可靠性运维等方面的改进优化有助于快速提升掘进机产品的可靠性,为煤矿快速掘进向自动化、智能化及无人化方向发展提供可靠的技术保障。

基于FTA和AHP的煤矿悬臂式掘进机截割系统故障分析与可靠性研究

掘进机是煤矿井下巷道掘进的重要设备之一,作业中面临着地质结构复杂、工作环境差、作业强度较大等情况,其截割部容易在作业过程中损坏或出现故障。基于此,以掘进机截割部常见故障为研究对象,以故障树分析法和层次分析法作为理论依据进行研究。通过故障树分析法,确定了19个基础故障点;通过层次分析法,建立了由三个中间层和九个决定层组成的评价体系,并根据数学分析和计算,确定了各个因素对掘进机截割部可靠性影响的权重。将故障树和层次分析法相结合,可以为掘进机截割部故障诊断和可靠性评价提供较为客观、科学的方式。

悬臂式掘进机质量参数测试平台设计

针对矿用悬臂式掘进机整机质量称重存在不足的问题,提出了悬臂式掘进机整机称重的研究意义及目的。对该称重平台基本方法、台面布局及位置、量程设计、称重量程精度、单台面称重方法及称重平台定位设计进行阐述。该质量参数测试平台具备在悬臂式掘进机静止或运行过程中准确对掘进机整机质量进行测试,为悬臂式掘进机整机设计提供重要依据。

EBZ260A悬臂式掘进机掘进控制系统的研究

为了解决悬臂式掘进机采用视频监控和平面信息控制所存在的巷道断面成巷质量差、效率低的不足,以EBZ260A悬臂式掘进机为基础,对其控制系统进行改造.利用视觉测量技术精确确定掘进机的位姿数据,利用空气状态传感器精确获取截割作业环境数据,以此作为数字孪生驱动控制的基础,构建掘进机虚拟模型和虚拟场景耦合控制逻辑,实现了对掘进机截割作业的精确跟踪控制.根据实际应用表明,新的控制系统能够将掘进机截割控制精度提高到±30mm,将截割控制反应速度提升到0.1 s,极大提升了井下截割效率和精确性.

悬臂式掘进机电控系统设计及应用分析

随着煤矿对巷道掘进速度的要求越来越高,对悬臂式掘进机在面临复杂工作环境时的截割断面成形质量、定向掘进精度及抗干扰稳定能力等方面提出了新的要求。针对上述问题,依托EBZ260型矿用悬臂式掘进机设计了一套可靠性高、拓展性强的新型电控系统。该系统以Inter Control的DCF-1型车辆专用控制器为电控系统核心,基于编程软件CODE-SYS和组态软件Kinco Hmware进行系统的软件开发和人机界面HMI设计,通过CANOpen协议实现通信系统的构建;总体采用模块化设计思路,能够实现对掘进机运行状态的实时监控和故障诊断预警等功能。应用结果表明:该系统显著提高了掘进机的运行稳定性,减少了设备故障率,为企业带来了可观的经济效益和安全效益。

悬臂式掘进机截割减速器传动系统有限元分析及优化

以EBZ160型悬臂式掘进机为研究对象,介绍一种掘进机截割减速器传动系统拓扑优化方法。具体拓扑优化方法中引入有限元仿真分析法,从静力学分析和模态分析两个角度实施悬臂式掘进机截割减速器传动系统有限元仿真分析,根据有限元分析结果,采用拓扑优化方法实施传动系统拓扑优化。为验证传动系统拓扑优化方法的可行性,将拓扑优化方法应用于工程实践,对比传统数值计算方法优化结果,证明拓扑优化方法具有较强的可行性和应用优势。

悬臂式掘进机截割机构伸缩形式的研究

分析并比较了现有3种悬臂式掘进机截割机构的伸缩结构。部分伸缩式结构由于伸缩行程短、结构复杂、整体强度较差等原因已被逐渐取代;外部整体伸缩式结构掏槽笨重,伸缩灵活性较差,目前使用较少;内部整体伸缩式结构使用较多,但需设置抱闸装置进行辅助抱紧以减小截割机构的振动。

鑫顺煤业EBZ-135悬臂式掘进机截齿优化分析

鑫顺煤业EBZ-135悬臂式掘进机在实际使用中截齿损伤频繁,影响安全高效生产。针对这一问题,对该矿EBZ-135悬臂式掘进机截割部进行有限元分析。通过ANSYS软件构建出掘进机截齿模型,分别从横切与钻进两种工况条件出发,模拟分析了截割头的受力情况,据此对截齿设计进行优化。优化方案实施后,改善了截割头受力效果,降低了所有截齿间合外力的差值,有利于提升整个煤矿截割作业的效率与质量。

悬臂式掘进机电控装置优化设计

针对传统悬臂式掘进机电控装置存在的控制延时长、维护维修难度大的问题,设计悬臂式掘进机电控装置优化方案。基于掘进机基础电气装置,增加扩展电控箱,利用分布式I/O技术完成掘进机数字量、模拟量的采集与处理,利用无线通信接收掘进机远程控制指令;利用CAN总线通信与基础电气系统完成数据交互,控制掘进机正常运行;最后完成试验分析。试验结果表明,优化后的悬臂式掘进机电控装置能够快速处理数字量、模拟量,提高了控制实时性;降低了维护维修的难度和工作量;有利于提升掘进机的运行效率。