基于Labview的悬臂式掘进机自动截割控制系统
发布时间：2021-07-14 11:42
悬臂式掘进机是井下综掘工作面的关键设备,是巷道的掘进、煤岩破碎的主要工具。当前大部分的煤矿中,悬臂式掘进机的工作都是由人工来操控完成,掘进机的工作效率低下、巷道的成型精度低,人员和设备安全性差。具有高精度、高可靠性的悬臂式掘进机位姿控制系统及巷道自动截割控制系统是当前的研究与开发热点,这对于提高综掘效率和安全生产具有重要意义。本文设计研发了一种高精度的悬臂式掘进机自动截割控制系统,该系统以NI公司的Labview为软件支撑、结合相关硬件设备实现了完整的悬臂式掘进机自动截割控制。本文以经典几何分析法建立了悬臂式掘进机截割系统的数学模型,利用机器人工程学知识对建立的数学模型进行了修正和优化,消除了机身因受力和振动所造成的旋转和偏移,提高了巷道成形控制精度。根据上述模型设计研发了掘进机自动截割控制系统。该系统由硬件和软件控制两部分构成,硬件系统包含传感器系统、数据采集系统、输出驱动控制器CompactRio,液压控制系统。软件系统利用Labview软件开发,实现数据采集、控制策略方法和控制输出,实现截割的自动控制。最后以EBZ135型掘进机为例,对控制系统进行了误差分析。其中包括了传感器系统...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１悬臂式掘进机??Ｆｉｇ．２－１?Ｂｏｏｍ?ｔｙｐｅ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??
?悬臂式掘进机截割数学模型的建立??其中图２－２中的各结构为１是截割部，主要包括截割臂、截割头、回转台??及其附属液压缸，完成截割臂姿态调整及其截割工作；２是铲板部，由铲板、??回转轮及其附属液压缸组成，主要完成掉落在地面的煤岩的铲运工作；３是本??体部；４是行走部；５是液压系统；６是水系统；７是润滑系统；８是后支撑系??统；９是电气系统；１０是运输机。??１?２?３?４?５?８?９?１０??］厂１厂?厂厂—??图２－２悬臂式掘进机主视图??Ｆｉｇ．２－２?Ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??Ｉ＇＿?Ｕ??图２－３悬臂式掘进机俯视图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??掘进机在进行截割工作时，将铲板和后支撑向下撑起，从而将整个机身撑??住起到较好的固定作用，然后机身以上的截割部如图２－４所示，通过回转台液??压缸１带动回转台旋转，从而使得前部的主截割臂４旋转，从而控制了截割臂??在水平方向上的变化；通过截割臂调高液压缸３的伸缩，控制主截割臂４在竖??直方向上旋转摆动，从而控制了其竖直方向上的变化。截割头５在主截割臂４??的带动下就可以运动到指定位置进行截割。??
?悬臂式掘进机截割数学模型的建立??其中图２－２中的各结构为１是截割部，主要包括截割臂、截割头、回转台??及其附属液压缸，完成截割臂姿态调整及其截割工作；２是铲板部，由铲板、??回转轮及其附属液压缸组成，主要完成掉落在地面的煤岩的铲运工作；３是本??体部；４是行走部；５是液压系统；６是水系统；７是润滑系统；８是后支撑系??统；９是电气系统；１０是运输机。??１?２?３?４?５?８?９?１０??］厂１厂?厂厂—??图２－２悬臂式掘进机主视图??Ｆｉｇ．２－２?Ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??Ｉ＇＿?Ｕ??图２－３悬臂式掘进机俯视图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??掘进机在进行截割工作时，将铲板和后支撑向下撑起，从而将整个机身撑??住起到较好的固定作用，然后机身以上的截割部如图２－４所示，通过回转台液??压缸１带动回转台旋转，从而使得前部的主截割臂４旋转，从而控制了截割臂??在水平方向上的变化；通过截割臂调高液压缸３的伸缩，控制主截割臂４在竖??直方向上旋转摆动，从而控制了其竖直方向上的变化。截割头５在主截割臂４??的带动下就可以运动到指定位置进行截割。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]综掘装备技术研究现状及发展趋势[J]. 王焱金,张建广,马昭. 煤炭科学技术. 2015(11)
[2]EBZ260D掘进机伸缩截割装置的改进[J]. 朱朋飞,赵培锋,潘伟生. 矿山机械. 2015(11)
[3]悬臂式掘进机切割头位置检测方法研究[J]. 高奔. 工矿自动化. 2015(10)
[4]基于LabVIEW和Matlab的雷达系统仿真方法[J]. 李东元,马成前. 空军预警学院学报. 2015(04)
[5]LabVIEW嵌入Matlab脚本节点的电机转速控制系统仿真[J]. 王后能,宋杰. 武汉工程大学学报. 2015(08)
[6]掘进机液压系统压力控制探讨[J]. 赵念功. 煤矿机械. 2015(06)
[7]悬臂式掘进机智能截割控制技术发展现状及关键技术探讨[J]. 张建广. 煤炭工程. 2015(02)
[8]基于巷道断面的掘进机截割头定位系统设计[J]. 杨洁,付晓,马子云. 煤矿机械. 2015(02)
[9]EBZ75型掘进机液压系统设计及动态特性研究[J]. 唐友亮,刘萍. 煤矿机械. 2014(07)
[10]煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题[J]. 刘泉声,黄兴,时凯,刘学伟. 煤炭学报. 2012(12)
博士论文
[1]悬臂式掘进机记忆截割及自动截割控制方法研究[D]. 王苏彧.中国矿业大学（北京） 2014
[2]悬臂掘进机机身位姿参数检测系统研究[D]. 李睿.中国矿业大学(北京) 2012
[3]自动化掘进机仿形截割控制策略研究[D]. 李建刚.辽宁工程技术大学 2012
硕士论文
[1]悬臂式掘进机液压系统可靠性分析[D]. 杨福云.太原理工大学 2014
[2]掘进机定位断面自动切割系统的研究[D]. 付晓.哈尔滨工业大学 2013
[3]纵轴掘进机自动截割成形和恒功率截割控制技术研究[D]. 张介夫.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于模糊神经网络的掘进机液压系统故障诊断研究[D]. 张洪瑾.南京理工大学 2013
[5]掘进机液压系统动态特性分析[D]. 崔闯.大连理工大学 2012
[6]掘进机智能行走控制系统的设计与实现[D]. 谭明.武汉理工大学 2012
[7]基于Matlab&LabVIEW的双馈型风电机组仿真系统设计[D]. 刘力卿.华北电力大学 2012
[8]基于电液比例的液压机压力闭环控制研究[D]. 吴军强.西华大学 2011
[9]EBZ135悬臂式掘进机液压控制系统的研究[D]. 庞晓旭.太原理工大学 2010
[10]TBM隧道掘进机推进系统的研究[D]. 王晨光.西安理工大学 2010
本文编号：3284078
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１悬臂式掘进机??Ｆｉｇ．２－１?Ｂｏｏｍ?ｔｙｐｅ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??
?悬臂式掘进机截割数学模型的建立??其中图２－２中的各结构为１是截割部，主要包括截割臂、截割头、回转台??及其附属液压缸，完成截割臂姿态调整及其截割工作；２是铲板部，由铲板、??回转轮及其附属液压缸组成，主要完成掉落在地面的煤岩的铲运工作；３是本??体部；４是行走部；５是液压系统；６是水系统；７是润滑系统；８是后支撑系??统；９是电气系统；１０是运输机。??１?２?３?４?５?８?９?１０??］厂１厂?厂厂—??图２－２悬臂式掘进机主视图??Ｆｉｇ．２－２?Ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??Ｉ＇＿?Ｕ??图２－３悬臂式掘进机俯视图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??掘进机在进行截割工作时，将铲板和后支撑向下撑起，从而将整个机身撑??住起到较好的固定作用，然后机身以上的截割部如图２－４所示，通过回转台液??压缸１带动回转台旋转，从而使得前部的主截割臂４旋转，从而控制了截割臂??在水平方向上的变化；通过截割臂调高液压缸３的伸缩，控制主截割臂４在竖??直方向上旋转摆动，从而控制了其竖直方向上的变化。截割头５在主截割臂４??的带动下就可以运动到指定位置进行截割。??
?悬臂式掘进机截割数学模型的建立??其中图２－２中的各结构为１是截割部，主要包括截割臂、截割头、回转台??及其附属液压缸，完成截割臂姿态调整及其截割工作；２是铲板部，由铲板、??回转轮及其附属液压缸组成，主要完成掉落在地面的煤岩的铲运工作；３是本??体部；４是行走部；５是液压系统；６是水系统；７是润滑系统；８是后支撑系??统；９是电气系统；１０是运输机。??１?２?３?４?５?８?９?１０??］厂１厂?厂厂—??图２－２悬臂式掘进机主视图??Ｆｉｇ．２－２?Ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??Ｉ＇＿?Ｕ??图２－３悬臂式掘进机俯视图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｏｐ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ?ｒｏａｄｈｅａｄｅｒ??掘进机在进行截割工作时，将铲板和后支撑向下撑起，从而将整个机身撑??住起到较好的固定作用，然后机身以上的截割部如图２－４所示，通过回转台液??压缸１带动回转台旋转，从而使得前部的主截割臂４旋转，从而控制了截割臂??在水平方向上的变化；通过截割臂调高液压缸３的伸缩，控制主截割臂４在竖??直方向上旋转摆动，从而控制了其竖直方向上的变化。截割头５在主截割臂４??的带动下就可以运动到指定位置进行截割。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]综掘装备技术研究现状及发展趋势[J]. 王焱金,张建广,马昭. 煤炭科学技术. 2015(11)
[2]EBZ260D掘进机伸缩截割装置的改进[J]. 朱朋飞,赵培锋,潘伟生. 矿山机械. 2015(11)
[3]悬臂式掘进机切割头位置检测方法研究[J]. 高奔. 工矿自动化. 2015(10)
[4]基于LabVIEW和Matlab的雷达系统仿真方法[J]. 李东元,马成前. 空军预警学院学报. 2015(04)
[5]LabVIEW嵌入Matlab脚本节点的电机转速控制系统仿真[J]. 王后能,宋杰. 武汉工程大学学报. 2015(08)
[6]掘进机液压系统压力控制探讨[J]. 赵念功. 煤矿机械. 2015(06)
[7]悬臂式掘进机智能截割控制技术发展现状及关键技术探讨[J]. 张建广. 煤炭工程. 2015(02)
[8]基于巷道断面的掘进机截割头定位系统设计[J]. 杨洁,付晓,马子云. 煤矿机械. 2015(02)
[9]EBZ75型掘进机液压系统设计及动态特性研究[J]. 唐友亮,刘萍. 煤矿机械. 2014(07)
[10]煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题[J]. 刘泉声,黄兴,时凯,刘学伟. 煤炭学报. 2012(12)
博士论文
[1]悬臂式掘进机记忆截割及自动截割控制方法研究[D]. 王苏彧.中国矿业大学（北京） 2014
[2]悬臂掘进机机身位姿参数检测系统研究[D]. 李睿.中国矿业大学(北京) 2012
[3]自动化掘进机仿形截割控制策略研究[D]. 李建刚.辽宁工程技术大学 2012
硕士论文
[1]悬臂式掘进机液压系统可靠性分析[D]. 杨福云.太原理工大学 2014
[2]掘进机定位断面自动切割系统的研究[D]. 付晓.哈尔滨工业大学 2013
[3]纵轴掘进机自动截割成形和恒功率截割控制技术研究[D]. 张介夫.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于模糊神经网络的掘进机液压系统故障诊断研究[D]. 张洪瑾.南京理工大学 2013
[5]掘进机液压系统动态特性分析[D]. 崔闯.大连理工大学 2012
[6]掘进机智能行走控制系统的设计与实现[D]. 谭明.武汉理工大学 2012
[7]基于Matlab&LabVIEW的双馈型风电机组仿真系统设计[D]. 刘力卿.华北电力大学 2012
[8]基于电液比例的液压机压力闭环控制研究[D]. 吴军强.西华大学 2011
[9]EBZ135悬臂式掘进机液压控制系统的研究[D]. 庞晓旭.太原理工大学 2010
[10]TBM隧道掘进机推进系统的研究[D]. 王晨光.西安理工大学 2010
本文编号：3284078
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