基于PNN神经网络的凿岩台车电液控制系统故障诊断研究

针对凿岩台车电液控制系统故障诊断效率低的问题,该文提出一种结合故障树分析法和概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)的故障诊断方法。首先,基于电液控制系统的结构和工作原理构建其故障树模型;然后通过对故障树模型进行定性分析,确定其最小割集和典型故障种类,以选取的典型故障种类的关键参数构建故障征兆矩阵,通过PNN神经网络对该矩阵进行训练和计算,实现对系统典型故障状态的自动识别。实验结果表明,该文方法的平均诊断时间为1.2 s,平均诊断准确率为80%,能够快速准确地定位系统故障,可满足凿岩台车电液控制系统故障诊断的工程实际需求。

基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制研究

针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Simulink搭建了系统闭环控制模型,通过不断更新RBF网络模型并修正PID参数,实现了基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制目的;结合AMESim搭建的电液比例系统模型和Simulink下搭建的控制器进行了联合仿真;最后,基于凿岩台车机械臂实验平台,进行了电液比例系统位置控制实验。仿真结果表明:在受到外部干扰的情况下,RBF神经网络整定PID控制系统能够在0.3 s内控制活塞杆重新运行至目标位置,平均响应时间为1.5 s,位置精度误差不超过5 mm。实验结果表明:与常规PID控制方法相比,RBF神经网络整定PID控制活塞杆位置精度误差降低了75%,位置精度误差在工程实际要求的10 mm范围以内,因此,RBF神经网络整定PID算法可以有效提高电液比例系统的位置控制精度,满足凿岩机械臂实际工作中对电液比例系统位置精度的控制要求。

ZDY6500LQK钻机电液控制系统故障分析

ZDY6500LQK是在煤矿井下大量推广应用的一款电控钻机,其远距离遥控操作减轻了工人劳动强度,提高了安全性。但随着设备的长期使用,钻机电液控制系统难免出现故障。为了快速、准确地定位故障原因和迅速处理故障,建立了以遥控发射器调节给进压力时压力显示异常为顶部事件的故障树模型。结合实际生产,定量分析了基础事件发生的概率。结合大概率基础事件的定性分析,从维护保养和设计优化两方面提出了解决方案,为钻机电液控制系统的改进和优化提供参考。

基于SPC煤矿用全液压钻机动力头装配过程质量控制

动力头作为全液压钻机的核心部件,其装配质量直接影响钻机的整体性能。探讨了如何应用统计过程控制(SPC)方法来提高煤矿用全液压钻机动力头的装配质量,通过分析动力头装配过程中的关键质量控制点并结合SPC控制图,建立一套系统的质量控制流程。结果表明,运用SPC可以有效监控和控制装配过程,减少质量波动,确保产品满足设计要求。

波动载荷下旋挖钻机动力头液压系统控制技术

在施工过程中,旋挖钻机的主要作用是成孔,传统旋挖钻机动力头液压系统,在波动载荷下控制的稳定性和控制效果较差,为了提高旋挖钻机动力头在波动载荷下的工作性能,设计一种针对波动载荷环境的旋挖钻机动力头液压系统控制方法。通过对旋挖钻机动力头液压系统的结构展开分析,根据分析结果建立数学模型,研究系统刚体在波动载荷下的受力情况;基于受力情况分析结果建立控制模型,分别控制系统的发电机、液压泵和负载,实现旋挖钻机动力头液压系统的发动机-液压泵-负载联合控制。实验结果表明:设计的方法控制稳定性高,且控制性能好。

海底钻机机架的同步升降控制方案设计

为了满足新型海底连续管钻机对可变高度机架的功能需求,开展了机架升降控制方案设计。首先根据海底钻井工艺和深海服役环境,设计了一套基于超长行程柱塞缸和电液比例节流调速的双层机架升降方案及作业流程,具有结构紧凑、稳定性好、油缸及高压管线安装方便、开发成本低的优点。为了减轻大跨距偏载和水下洋流扰动等因素对同步运动控制过程的影响,采用四缸主从同步闭环控制结构,并根据系统理论模型设计了一种内模鲁棒性控制算法,通过调节滤波器时间常数来改善控制器动态特性,仿真结果表明该系统具有良好的抗干扰能力,为深海环境下的准确和稳定控制提供了依据。

ZDY6500LFK井下自动钻机试验研究

介绍了ZDY6500LFK型煤矿井下全自动钻机的主要功能特征、技术参数、现场试验条件,以及在淮南潘三煤矿的工业性试验情况。通过现场工业性试验,验证了钻机设计的合理性、关键机构的稳定性、电液控制系统的可靠性、维护保养的便利性及全自动施工的实用性等。结果表明,钻机达到了预计设计目标,具有较高的自动化程度,有效降低了施工人员作业强度。

钻机起升液压缸同步比例液控系统的分析

介绍了钻机液压起升系统的组成和原理,从比例多路阀、恒功率负载敏感泵、平衡阀、位移传感器、压力开关、控制面板等方面对钻机起升液压缸同步比例液控系统进行了分析。通过分析,确认钻机起升液压缸同步比例液控系统可以提高变量泵的响应速度,减小系统溢流发热量。

煤矿井下钻机的自动加卸钻杆方法探讨

通过分析煤矿井下自动化钻机常见自动加卸钻杆系统的结构原理、控制方法及适用条件等,对当前钻机自动加卸钻杆系统的特点进行了总结。对现有自动加卸钻杆系统存在的问题提出了具体的研究建议,并指出以防爆伺服电机控制的六轴机械手为核心的自动化钻机加卸钻杆系统是未来的发展方向,可为智能化钻孔机器人的研究奠定基础。

大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术研究

依据目前国内部分老矿井施工条件和钻井要求,分析研究了满足在老矿井井下狭小空间内钻进大直径井筒的大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术,研发了反井钻机新型主机结构,主机宽度不大于1 600 mm、主机高度不大于3 700 mm,完成大扭矩低矮型液控反井钻机研制和应用。

巷道掘进液压锚杆钻机自动控制系统设计

针对煤矿巷道掘进液压锚杆钻机作业中存在的自动化程度不高、作业效率较低等问题,提出以PLC技术为基础的液压锚杆钻机自动化控制系统。该系统可实现对锚杆钻机的自动化控制,具有操作简单、性能稳定等优点。该系统由PLC、变频器、传感器和执行机构等部分组成,其中PLC负责接收传感器信号并控制变频器工作,以保证传感器工作的准确性和稳定性;传感器负责采集液压锚杆钻机工作时所处位置的温度和压力信息,并将这些数据传递至执行机构来完成锚杆钻机的自动钻进和回退操作。试验结果表明,在应用该系统后,锚杆钻机工作效率明显提升,有利于进一步缩短施工周期。

两臂锚杆钻车用智能电液控制升降平台开发

两臂锚杆钻车的特点为体积小、整机灵活机动,与传统的四臂、六臂锚杆钻车相比机身较短,但是锚护巷道断面不变。在锚护作业时,整机重心存在偏前的突出问题,甚至会引发向前倾覆的危险。提出一种智能电液控制升降平台与两臂锚杆钻车相配套,根据锚护定位要求,通过智能化电液控制系统调节,实现对锚护钻臂的智能化精准竖直升降,可解决两臂锚杆钻车由于整机机动性与灵活性要求整机钻臂长度尺寸受限条件下钻臂提升高度不能受限的问题,避免了整机倾覆的危险。

矿用锚杆钻机自动钻锚控制系统设计

针对矿用锚杆钻机自动化水平低,难以实现钻锚全流程自动循环作业的问题,改进设计了钻机钻动部结构,使钻机具备自动安装螺母锁紧锚杆的功能。同时基于电液比例控制技术改进设计了钻机液压控制系统。在此基础上,以PLC为核心设计了锚杆钻车自动钻锚控制系统。经仿真实验平台测试验证,该控制系统可以使锚杆钻机自动完成钻锚循环作业,作业状态全程可视可控,提高了锚杆钻机钻锚系统的自动化水平。

凿岩机械臂轨迹规划及电液跟踪控制研究

针对液压凿岩机械臂运动控制的平稳性及跟踪精度问题,提出一种关节空间轨迹规划和电液系统模糊PID跟踪控制方法。首先,基于关节空间五次多项式插值方法对关节的位置、角速度及角加速度进行约束,生成含有时间序列的关节角度变量,通过直接控制关节角度完成轨迹规划。采用智能算法模糊PID对液压缸位移进行跟踪控制,将传感器反馈并计算得到的位移偏差值及其变化率作为模糊控制器的输入,经模糊处理后,把输出的3个参数ΔK_(P)、ΔK_(I)、ΔK_(D)加到PID控制器中以此实现动态调参。在V-REP(Virtual-Robot Experimentation Platform)中建立三维SolidWorks的虚拟样机模型,使用MATLAB软件远程API同步模式控制V-REP验证所提轨迹规划方法对工程实际机械臂的有效性。同时,通过模糊工具箱设计模糊控制器并运用Simulink模块对电液跟踪控制系统进行仿真。V-REP及Simulink仿真结果表明:五次多项式轨迹规划可避免机械臂运动过程中速度及加速度的突变,V-REP中机械臂模型运行平稳;模糊PID能有效提高电液系统的跟踪控制精度,系统响应快速,上升时间不到2 s,最大跟踪误差不超过3.3 mm,该结果可满足凿岩机械臂实际施工作业时规定的误差要求。

机载锚杆钻机电液控制系统的研制

介绍了机载锚杆钻机电液控制系统的结构原理和系统组成,重点介绍了主要执行机构如钻箱马达、给进油缸的液压控制原理,以及电液控制系统的电气原理、控制流程。在地面搭建了试验台,并进行了自动钻孔和安装锚杆试验。试验结果表明,机载锚杆钻机电液控制系统实现了锚杆支护过程中的自动钻孔、安装和紧固锚杆,与常规的液压阀机械手柄操作相比,提高了钻机的自动化程度,保证了操作安全,降低了劳动强度。

自动化钻杆输送设备液压系统设计

煤矿井下钻孔施工时,作业人员频繁地装卸钻杆不仅劳动强度高,同时存在一定的安全隐患。为解决该问题,根据该自动化钻杆输送设备的机械结构和要求功能,设计出一套配套该设备的具有防爆功能的高精度电液比例控制液压系统。依据设备中各液压执行元件的负载、速度和动作要求,依次计算其压力和流量,从而确定液压系统的功率、各控制元件和液压原理。为了验证所设计液压系统是否符合工作要求,根据原理图制作了自动化钻杆输送设备的液压系统样机。实验结果表明:该样机能够将钻杆从输送设备的料仓移动到钻机的料框中,满足钻杆输送设备的工作要求。

电液控制大功率定向钻机在唐家会煤矿的应用

针对大功率定向钻机的市场需求和煤矿智能化的发展要求,提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下智能化大功率定向钻进装备解决方案。研制的ZDY23000LDK电液控制大功率定向钻机在唐家会煤矿进行了工业性试验,共完成顶板岩层钻孔4个,单孔最大孔深800 m,累计进尺2279 m。试验验证了一次施工φ200 mm大直径、长距离定向钻孔的能力和自动化装卸钻杆、参数实时监测等功能,使定向钻进装备的智能化水平得到全面提升,为大直径、长距离定向钻孔高效施工提供了可靠的装备保障。

ZDY23000LDK电液控制大功率定向钻机研制与应用

根据大功率定向钻机的市场需求和煤矿智能化的发展要求,提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下智能化大功率定向钻进装备解决方案。重点解决紧凑布局、关键部件设计、自动装卸钻杆、防爆电液控制等问题。研制了ZDY23000LDK智能化定向钻机,实现了施工过程的远距离遥控、自动装卸钻杆、参数监测等功能,提高了钻进装备的智能化水平,减轻了工人劳动强度,为“以孔代巷”大直径定向钻孔高效施工提供了装备保障。

煤矿坑道钻机电液控制方法综述

结合钻机机械、液压、控制发展历程,开展了钻机电液控制方法综述研究。首先介绍了钻机发展的4个阶段,即全液压分体式钻机、全液压履带式钻机、全液压定向钻机和电液控制钻机的特点。其次归纳总结了开环单动电液控制方法、闭环联动电液控制方法和闭环自动电液控制方法的优势与不足。最后基于复杂瓦斯工艺需求和智能化矿井建设要求,提出未来钻机发展趋势将走向多机协同控制和智能控制,最终实现瓦斯抽采无人化、钻机自主决策施工的目标。

液压支架试验台电液多轴加载系统耦合调平控制

针对强力液压支架试验台垂直外加载系统具有工况复杂、大负载、大偏载和高同步精度等特点,通过对试验台机械液压同步驱动加载系统的设计及其工作机理的分析,建立了机械液压多领域物理模型和数学模型;并针对系统运行过程中存在的偏载大、强耦合、强非线性、模型参数不确定以及时变等特点,设计一种耦合同步调平控制算法,即通过4个独立的同步位置补偿速度PID控制器分别实现4个阀控柱塞缸对下平台四角垂直位移期望均值的动态和稳态输出特性的实时跟踪控制,从而实现下平台四角调平的精确同步驱动控制。针对30 MN强力液压支架试验台垂直外加载系统,基于AMESim的多领域建模与仿真分析结果表明,在总负载21 600 kN,偏载9 400 kN情况下,下平台在4个柱塞缸支点处的动态同步误差小于±0.65 mm。各种控制策略的同步误差指数计算结果比较表明,耦合同步调平控制不仅同步精度高,而且具有较强的适应性、通用性和鲁棒性。