基于SINS/WSN的刮板输送机直线度检测技术及系统研究

发布时间：2021-03-05 06:17

　　随着近年来国家能源战略的发展实施,煤矿开采逐步从高产量向绿色,安全,高效开采发展。煤矿井下综采工作面的自动化,无人化是发展“数字矿山”的重要组成部分。本文在国家高技术研究发展计划项目的资助下,以综采工作面的“三机”——刮板输送机、采煤机和液压支架为研究对象,以捷联式惯性导航系统和无线传感器网络定位系统为基础,以实现井下“三机”自动化为目标,开展刮板输送机直线度检测技术研究。分析“三机”联动关系,发现可以根据采煤机骑在刮板输送机上面行走的运动学约束,将采煤机的行走轨迹通过坐标转换矩阵,解算出刮板输送机中心线的轨迹,在此基础上,构建了采煤机—刮板输送机直线度检测模型。研究了基于捷联惯导罗格里格斯方法的检测方法,通过仿真与四元数算法对比,验证了其可行性和精度。针对纯捷联惯导系统存在累积误差和长时间发散的问题,提出了基于无线传感器网络定位技术的位置校正方法。分析了无线传感器网络定位技术的原理和误差,发现与捷联惯导系统可以优势互补,进行组合检测。在此基础上研究了基于卡尔曼滤波的融合解算策略,并通过仿真分析,验证了组合检测系统可以消除累积误差,提高检测精度。在理论研究的基础上,搭建了模拟实验平台,... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

综采工作面示意图

其直线度又是其中的关键问题。刮板输送机由机头部、中间部、机尾部和附属装置构成。其整体构成如图2-1 所示。图 2-1 刮板输送机整体构成Figure2-1 Schematic diagram of Scraper conveyor刮板输送机的中间部由节状的中部槽组成，中部槽为对称状态，故中部槽的中心线可以反映出刮板输送的形状。中部槽对应液压支架，通过液压支架的液压杆推动中部槽移动，故其直线度需要计算到每一节中部槽的位置，每一节的中部

图 2-6 常用坐标系关系图Figure 2-6 Relationship for common coordinate本文中，根据实际情况，将捷联惯导固连在采煤机上，选取其安装标系（b 系），导航坐标系（n 系）选取前文所述的 东北天 坐标系坐标系与设定的导航坐标系之间的关系如图 2.7 所示。在图中，载始位置，依次绕其 Z，X，Y 轴旋转，得到采煤机的三轴姿态角分 ，俯仰角 θ，横滚角 ，且旋转顺序表示为：OX0Y0Z0OX1Y1Z1OX2Y2Z2RXbYbZb绕-Z0轴旋转ψ绕-Y0轴旋转γ绕-X0轴旋转θY0 (北)Z0 (Z0)（天）Y2 (Yb)Z2Zbθθγ

【参考文献】：
期刊论文
[1]采煤机捷联惯导定位方法研究[J]. 张金尧,李威,杨海,司卓印,应葆华.  工矿自动化. 2016(03)
[2]综采工作面直线度控制系统研究[J]. 牛剑峰.  工矿自动化. 2015(05)
[3]综采自动化智能化无人化成套技术与装备发展方向[J]. 王国法.  煤炭科学技术. 2014(09)
[4]基于C#应用的ADO.NET数据库访问技术[J]. 孙美卫.  吉林工程技术师范学院学报. 2014(04)
[5]基于TOA技术的煤矿井下人员定位精度评价方法[J]. 孙继平,李晨鑫.  煤炭科学技术. 2014(03)
[6]煤矿井下人员定位系统现状与发展趋势[J]. 苏静,吴桂义.  内蒙古煤炭经济. 2012(09)
[7]浅谈SQL Server数据库的特点和基本功能[J]. 闫旭.  价值工程. 2012(22)
[8]面向INS/WSN组合定位的分布式H∞融合滤波器设计（英文）[J]. 李庆华,陈熙源,徐元.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2012(02)
[9]C#与Matlab集成方式的比较研究[J]. 秦春影,喻晓锋,仝海燕,唐淑萍.  河套大学学报. 2012(02)
[10]基于扩展卡尔曼滤波器的INS/WSN无偏紧组合方法（英文）[J]. 徐元,陈熙源,李庆华.  中国惯性技术学报. 2012(03)

博士论文
[1]SINS/WSN组合定位下采煤机精确位姿感知理论及技术研究[D]. 杨海.中国矿业大学 2016
[2]刮板输送机动力学行为分析与控制理论研究[D]. 毛君.辽宁工程技术大学 2006

硕士论文
[1]基于无线传感器网络的煤矿井下人员定位系统的研究与实现[D]. 方概.北京交通大学 2011
[2]激光二维传感器测量直线度方法的研究[D]. 林向东.北京交通大学 2011



本文编号：3064724