基于多传感器融合的模糊PID采煤机截割路径自适应控制方法

截割路径自适应控制是提高采煤机生产效率和质量的重要手段,但现行方法控制精度较低,在实际中,截割路径RMSE、MAE均比较高。针对现行方法存在的不足和缺陷,提出基于多传感器融合的模糊PID采煤机截割路径自适应控制方法。采用多传感器融合技术感知采煤机截割运动学模型中位置及状态信息,并对多传感器数据融合处理,根据采煤机截割运动学规律得到采煤机截割路径,模糊化截割路径偏差,利用PID控制器调控比例、积分、微分3个参数,修正采煤机截割路径偏差,实现基于多传感器融合的模糊PID采煤机截割路径自适应控制。实验证明,设计方法应用下的采煤机截割路径RMSE和MAE得到了明显降低,为采煤机截割路径自适应控制提供了一定参考。

煤矿液压牵引采煤机截割路径多目标规划方法及其工程应用

针对现有液压牵引采煤机截割路径规划不合理,导致作业成本增加、生产效率降低的问题,提出煤矿液压牵引采煤机截割路径多目标规划方法研究。先采用LS-SVM模型、滚动预测算法搭建一种多输入、单输出的煤层地貌数据时间序列模型;然后基于运动学原理分析液压牵引采煤机截割运动机理,以能耗最小、作业成本最小及生产效率最大为目标函数;最后根据启发式搜索找出液压牵引采煤机各运动状态符合目标函数的最佳作业子路径集合,确定全局最佳截割路径。测试结果表明,液压牵引采煤机截割路径规划与理想截割路径基本一致,且路径规划时间最短,有效延长了液压牵引采煤机内部零件的使用寿命,大大提升了煤矿采煤生产效率。

掘进机截割路径优化与动力学分析

为进一步探究掘进机截割部的高效率运行,以常见的悬臂式掘进机模型为基础,对其进行简化和动力学分析,根据分析结果对掘进机在各种情况下的截割路径进行了规划与优化.从模拟仿真结果来看,掘进机截割路径优化工作在理论上取得了较优成果,预计其能够在今后的相关工作中逐步应用.

基于双坐标系的采煤机截割路径平整性控制方法

针对当前综采工作面采煤机截割路径不平整问题,提出一种基于双坐标系的采煤机截割路径控制方法。通过对影响采煤机截割路径平整性的主要因素进行分析,建立了双坐标系下的采煤机滚筒高度控制模型;为满足滚筒高度变化的连续性控制要求,设计了基于微分理论的摇臂倾角控制算法;以现场采样数据为输入,对采煤机截割路径控制方法进行仿真,结果显示:与未使用平整性控制方法之前相比,采煤机前、后滚筒截割路径上的最大高度差分别减小了93.3%和97.6%,标准偏差分别减小了95.6%和97.2%。因此,提出的方法能够有效改善采煤机截割路径的平整性,可对综采工作面自动化生产提供参考。

复杂起伏煤层自适应开采截割路径优化与仿真

采煤机自适应煤层起伏变化自主规划截割是实现煤矿智能无人开采的关键问题之一。然而,现有采煤机截割规划对复杂地质条件变化的自适应性相对薄弱。针对煤层分布信息特征考虑不全和缺乏适用于不同起伏条件的综采工作面采煤机截割路径规划模型以及连续规划精度差等问题,提出一种基于煤层起伏信息与采煤机滚筒高度预测的复杂起伏煤层自适应开采截割路径优化模型。首先,基于粒子群优化最小二乘支持向量机建立采煤机滚筒高度时间序列预测模型,实现采煤机滚筒高度精准超前预测。然后,分别构建以采煤机上下滚筒截割线与煤层上下分界线偏离最小为优化目标的近水平条件、俯斜开采条件和仰斜开采条件下的综采工作面自适应截割路径规划优化模型,利用多约束优化算法求解最优路径,从而实现适用于多种开采条件下的综采工作面自适应截割路径规划。通过数据仿真验证,采煤机滚筒截割高度预测精度达到84.11%以上,优化截割路径与模拟煤层分界线平均绝对百分比误差最大为3.13,所提方法能够在实现采煤机滚筒截割轨迹高精度预测的基础上完成复杂条件综采工作面的自适应截割路径连续规划,为复杂起伏变化工作面采煤机截割路径自适应规划应用提供参考。

综采工作面自适应截割路径规划算法研究

目前综采工作面采煤机开采控制模式仍然以人工跟机操作或记忆截割为主,对煤层起伏变化适应能力差,无法满足智能化综采工作面建设需求。通过分析当前主流采煤机控制技术的不足和综采工作面高精度透明化三维动态地质模型的构建方法,提出利用综采工作面三维地质模型规划采煤机未来连续截割路径的方法。将地质模型与回采工作面时空位置耦合,从模型剖面获取未来回采工作面煤层顶底板线,进而规划采煤机截割路径,实现采煤机自适应煤层截割。通过理论分析、数据模拟对比和实际工程验证,采煤机采用自适应截割不仅可以更好适应煤层起伏,而且比记忆截割平均每刀提高生产效率3.63%。

基于改进遗传算法的采煤机煤层截割路径优化方法

为解决当前方法收敛速度比减小的问题,提出并设计了一种基于改进遗传算法的采煤机煤层截割路径优化方法。根据实际的路径优化处理需求,进行初始煤层截割路径数据采集,采用多目标的方式,扩大路径额优化覆盖范围,设定多目标种群算子,并计算适应度函数,构建改进遗传测算煤层截割路径优化模型,采用改进交叉修正实现路径优化处理。测试结果表明:应用所提方法得出的收敛速度比均被控制在0.15以下,应用效果更佳。

基于扩展截割路径的采煤机端头记忆截割方法研究

在研究采煤机端头姿势形态的基础上,对扩展截割路径记忆截割方式进行了系统性分析,并收集到采煤机各个部位的工作状态信息,作了归一化处理;之后通过追踪研究了采煤机的扩展截割路线,将各个离散型点使用特殊的插值计算加以模型化拟合处理,获得了立体的三维拟合值曲线模型,以期增长采煤机运行时的平稳度,提高工作面的生产效率。

矿用掘进机截割路径动力学研究

基于矿用掘进机截割部机构构型,介绍一种适用于矿用掘进机截割过程的截割路径优化方案。该截割路径优化方案主要包括硬岩截割路径和软岩截割路径两部分,为验证截割路径优化方案的可行性,分别采用动力学仿真分析和工程应用分析两种方法进行分析验证,进而确认矿用掘进机截割部路径优化方案具有一定可行性,可在后续矿用掘进机截割路径调整中进行参考应用。

基于煤层分布预测的采煤机截割路径规划

针对采煤机截割路径的规划问题,提出了一种基于煤层分布预测的采煤机截割路径规划方法.建立了多输入、单输出的最小二乘支持向量机(LS-SVM)滚动预测模型,并将混沌粒子群算法用于LS-SVM参数的优化,以提高LS-SVM的预测性能.采用一种3次B样条对煤层分布的LS-SVM预测值进行拟合优化,从而得到足够平滑的曲线作为采煤机截割路径.结果表明:LS-SVM预测结果的最大相对误差为4.52%,平均误差为2.36%,满足工程要求;以3次B样条优化后的煤层分布曲线作为截割路径,可以及时调节滚筒高度,其截割电流最大为76.27A,比人工控制方法降低了10.27%,且持续时间较短.通过在中平能化集团十三矿11070工作面的试验验证,提出的方法能够用于采煤机截割路径的规划,对促进综采工作面自动化生产具有十分重要的意义.

掘进机综采中截割控制系统的优化分析

在矿采机械化水平不断提高的背景中,要求各煤矿结合实际开采工况对掘进机的截割控制系统进行优化,不断提高掘进机的自动化程度。某矿开采中,由于受井下多方面因素干扰,掘进机截割系统中的截割方式存在不足,为了保证该矿主采2110综采面的开采进度,需要应用自动截割理论,分析“S”形截割方式的应用。为此,在概述案例煤矿后,先分析截割控制系统中自动截割的优化方案,然后讨论不同岩性下掘进机的截割尺寸,以期可以提高掘进机的截割效率,保证综采效率。

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。

一种应用于褶皱地质的采煤机截割控制技术研究

目前,自动化及智能化采煤机自适应截割技术是综采工作发展的主要方向。针对在褶皱式地质结构中采煤机进刀的角度问题,提出了褶皱式地质构造下的截割路径算法。该算法以现有的自适应截割控制技术为基础,以实现高效的回采率为目标。仿真实验结果证明:该算法可显著提高采煤机滚筒的进刀角度及深度的定位,且定位误差不超过0.01 m。

掘进机记忆自动截割控制方法研究

针对悬臂式掘进机自动截割中存在的截割方案复用率低、截割效率低等诸多问题,文章进行悬臂式掘进机记忆自动截割研究分析,通过自动截割理论分析和记忆自动截割方案设计,确定通过离散化巷道轮廓关键点实现巷道截割控制,同时通过控制不同油缸的伸缩量实现截割头的有效运动,结合掘进机控制系统和PCC计算设备和智能工控面板等硬件,控制人工示范和记忆自动截割等流程,确定掘进机记忆自动截割系统,利用系统编程进行掘进机记忆自动截割验证,确定掘进机记忆自动截割能够较好复现巷道截割路径。

复杂条件下采煤机定位及记忆切割技术研究

为提升采煤机截割自动化,降低采煤机截割含矸率,利用现场实际数据建立三维煤层模型,利用双圆弧路径规划算法,给出控制相邻两点间采煤机截割路径,并通过遗传算法对上滚筒割煤路径进行优化,对比发现,经过算法优化后,此时截割路径曲线平滑度有了较大幅度的改善。通过现场实践发现,经过遗传算法优化后的截割线路与实际情况相符,截割路线设计较为成功,为矿井智能化发展提供一定的理论依据。

矿井下高速掘进工艺的应用研究

提出了一种新的煤矿井下高速掘进工艺,其采用将永久支护和临时支护相结合的方案,优化了井下的支护作业速度和效率,同时提出了自下而上“蛇形”截割作业路径,能够在降低掘进时的截割阻力的情况下最大限度地提升掘进机的掘进作业效率,根据实际应用表明采用临时支护和永久支护结合的方式将支护作业时间降低了30%,采用“蛇形”截割作业路径将截割作业时间比优化前降低了13%。

矿井煤巷快速掘进技术实践

本文基于东坡煤矿924运输巷地质条件进行巷道快速掘进工艺研究,通过分析确定影响巷道快速掘进的影响因素,即机械设备、工程地质条件和施工内容,并设计基于掘进截割断面进行巷道截割面设计,通过对三种掘进机截割路径模拟对比分析,确定“S形”自下而上截割方式能够有效改善巷道应力状态,研究结论能为矿井煤巷快速掘进提供依据。

采煤机智能协调控制策略及试验研究

为进一步提升采煤机生产的自动化水平和稳定性,实现采煤机的智能协调控制,在传统采煤机智能控制系统的基础上,实现采煤机牵引电机转速和截割滚筒高度的协调控制并建立智能协调控制策略和优先控制等级。最后,对所建立基于智能协调控制策略下截割路径的跟踪效果进行验证。结果表明,采煤机智能协调控制策略下截割路径的最大跟踪误差仅为0.045 m,具有较好的跟踪效果。

采煤机智能控制关键技术的研究

为了掌握电牵引智能采煤机关键控制技术,重点研究路径截割跟踪及运行智能机状况评价控制的方法,通过速度牵引调节、截割滚筒高度的调节,实现采煤机可靠而稳定工作。以此为基础,深入分析了采煤机关于智能自动控制操作系统中的截割跟踪路径及运行状况的相关评价和牵引的控制及其协调的控制等重要技术。

矿井巷道高速掘进技术研究

为提高矿井巷道掘进速度,基于影响巷道掘进速度的主要因素,借助仿真分析法得出顶锚杆最佳支护排距,通过改进优化掘进机截割路径,找出来掘进机最佳截割路径,通过优化作业工序,得出可施行多工序平行作业的作业模式,实际应用结果表明,经综合应用这些高效掘进技术后,矿井支护时间可缩短16%左右,掘进效率可提高26%以上,同时所支护的巷道围岩也更稳定,有助于更好的保障矿井安全高效生产。