采煤机惯性导航定位方法研究
发布时间：2021-01-18 11:24
采煤机是综采工作面的核心装备之一,采煤机的快速准确定位是实现其记忆截割、智能调高和智能调速的前提。基于惯性导航的采煤机准确定位,不仅可以确定其运行位置,也可以测量运动方向。但利用惯性导航对运动中的采煤机进行定位时,会产生累积误差,造成采煤机定位不准确,影响采煤机记忆截割、智能调高和智能调速的效果。为了提高采煤机的定位精度,本文对采煤机惯性导航定位方法进行了深入研究,建立了采煤机惯性导航定位模型和定位误差模型,研究了基于果蝇优化卡尔曼滤波算法的采煤机惯性导航定位初始对准方法,以及基于差分式惯性传感组件的采煤机位姿差分解算方法。论文的主要研究内容如下:（1）分析了采煤机基本结构及其与刮板输送机、液压支架的协同工作原理,建立了采煤机惯性导航定位模型,分析了采煤机惯性导航定位产生的主要误差类型,提出了一种采煤机惯性导航定位方案。（2）建立了采煤机惯性导航定位的姿态误差模型、速度误差模型、位置误差模型和系统误差模型,为了提高采煤机惯性导航定位的初始对准精度,对果蝇优化算法进行了改进,研究了基于果蝇优化卡尔曼滤波算法的采煤机惯性导航定位初始对准方法,为提高采煤机惯性导航定位精度奠定了基础。（3）分...
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三机协同工作过程
2采煤机惯性导航定位机理分析11运输巷轨道巷机头机尾中部前进方向刮板输送机采煤机图2-4第二步割煤过程Figure2-4Thesecondstepofcuttingcoal从中部斜切进刀法割煤的过程可以看出采煤机在割煤过程中主要存在行走S弯和直线的情况，由于工作面环境恶劣，工况复杂，因此工作面底板经常存在底板起伏不平或者产生一定的坡度等情况，因此可将采煤机的运动工况分为直线运动、S弯运动、爬坡运动和起伏运动四种。2.2采煤机惯性导航定位模型（ShearerInertialNavigationPositioningModel）2.2.1坐标系定义及转换过程采煤机惯性导航定位利用惯性传感器固连在采煤机机身上，通过惯性传感器的陀螺仪和加速度计分别测量采煤机的角速度和加速度信息，导航计算机根据这些测量信息解算出采煤机在导航坐标系中的位姿信息。基本坐标系定义如图2-5所示。赤道惯性坐标系地球坐标系格林尼治子午线nynxnz导航坐标系ezizieixexeyiyno/ieoobz前进方向推进方向载体坐标系bxboby(a)(b)图2-5坐标系定义Figure2-5Coordinatesystemdefinition（1）惯性坐标系，用i表示。该坐标系是适用牛顿运动定律的参考坐标系，原点位于地球中心，坐标轴相对恒星无转动，x轴落在地球赤道平面，z轴的方向与地球极轴方向一致，y轴方向构成右手正交坐标系。
实验
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿采煤机智能化关键技术探析[J]. 李子彦. 能源技术与管理. 2019(04)
[2]基于联合定位的采煤机相对位置校正系统的研究[J]. 王广军. 机械管理开发. 2019(02)
[3]基于PLC的采煤机红外线位置监测系统的开发[J]. 闫万俊. 机械管理开发. 2018(11)
[4]综采工作面三机虚拟协同关键技术研究[J]. 谢嘉成,杨兆建,王学文,李娟莉,任芳. 工程设计学报. 2018(01)
[5]基于模糊AKF地磁辅助导航的采煤机定位方法[J]. 毛君,钟声,马英. 传感器与微系统. 2018(03)
[6]采煤机惯性导航定位动态零速修正技术[J]. 王世佳,王世博,张博渊,葛世荣. 煤炭学报. 2018(02)
[7]移动无线传感器网络下的采煤机定位精度分析[J]. 翟维. 煤矿机械. 2017(11)
[8]基于捷联惯导系统的采煤机定位与姿态调整[J]. 张庆,王学文,谢嘉成,庞新宇,杨兆建. 工矿自动化. 2017(10)
[9]惯性导航初始对准偏差与安装偏差校准方法对采煤机定位精度影响[J]. 张博渊,王世博,葛世荣. 煤炭学报. 2017(03)
[10]《煤炭工业发展“十三五”规划》印发[J]. 建信. 建井技术. 2017(01)
博士论文
[1]机载捷联惯性导航系统高精度快速对准技术研究[D]. 陈维娜.南京航空航天大学 2017
[2]惯性行人导航系统的算法研究[D]. 赵红宇.大连理工大学 2015
[3]旋转式捷联惯导系统关键技术研究[D]. 王庭军.哈尔滨工程大学 2013
[4]高空长航无人机多信息融合自主导航关键技术研究[D]. 于永军.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]采煤机组合定位与姿态监测方法研究[D]. 张庆.太原理工大学 2018
[2]捷联惯导系统在线标定技术研究[D]. 吴梅.东南大学 2018
[3]基于ARM的采煤机捷联惯性导航定位定姿系统研究[D]. 司卓印.中国矿业大学 2017
[4]基于无线传感器网络的采煤机状态监测系统设计与实现[D]. 崔妮.中北大学 2016
[5]针对MEMS的惯性导航初始对准技术研究[D]. 李华.哈尔滨工程大学 2016
[6]光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D]. 邹海军.东南大学 2015
[7]采煤机—液压支架相对位置融合校正系统关键技术研究[D]. 冯帅.中国矿业大学 2015
[8]SINS/WSN下采煤机位姿监测系统及实验研究[D]. 应葆华.中国矿业大学 2015
[9]GNSS/MIMU组合导航系统动态初始对准及实时信息融合方法研究[D]. 王鼎杰.国防科学技术大学 2013
[10]电牵引滚筒采煤机姿态控制研究[D]. 梁博.西安科技大学 2013
本文编号：2984863
【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】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三机协同工作过程
2采煤机惯性导航定位机理分析11运输巷轨道巷机头机尾中部前进方向刮板输送机采煤机图2-4第二步割煤过程Figure2-4Thesecondstepofcuttingcoal从中部斜切进刀法割煤的过程可以看出采煤机在割煤过程中主要存在行走S弯和直线的情况，由于工作面环境恶劣，工况复杂，因此工作面底板经常存在底板起伏不平或者产生一定的坡度等情况，因此可将采煤机的运动工况分为直线运动、S弯运动、爬坡运动和起伏运动四种。2.2采煤机惯性导航定位模型（ShearerInertialNavigationPositioningModel）2.2.1坐标系定义及转换过程采煤机惯性导航定位利用惯性传感器固连在采煤机机身上，通过惯性传感器的陀螺仪和加速度计分别测量采煤机的角速度和加速度信息，导航计算机根据这些测量信息解算出采煤机在导航坐标系中的位姿信息。基本坐标系定义如图2-5所示。赤道惯性坐标系地球坐标系格林尼治子午线nynxnz导航坐标系ezizieixexeyiyno/ieoobz前进方向推进方向载体坐标系bxboby(a)(b)图2-5坐标系定义Figure2-5Coordinatesystemdefinition（1）惯性坐标系，用i表示。该坐标系是适用牛顿运动定律的参考坐标系，原点位于地球中心，坐标轴相对恒星无转动，x轴落在地球赤道平面，z轴的方向与地球极轴方向一致，y轴方向构成右手正交坐标系。
实验
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿采煤机智能化关键技术探析[J]. 李子彦. 能源技术与管理. 2019(04)
[2]基于联合定位的采煤机相对位置校正系统的研究[J]. 王广军. 机械管理开发. 2019(02)
[3]基于PLC的采煤机红外线位置监测系统的开发[J]. 闫万俊. 机械管理开发. 2018(11)
[4]综采工作面三机虚拟协同关键技术研究[J]. 谢嘉成,杨兆建,王学文,李娟莉,任芳. 工程设计学报. 2018(01)
[5]基于模糊AKF地磁辅助导航的采煤机定位方法[J]. 毛君,钟声,马英. 传感器与微系统. 2018(03)
[6]采煤机惯性导航定位动态零速修正技术[J]. 王世佳,王世博,张博渊,葛世荣. 煤炭学报. 2018(02)
[7]移动无线传感器网络下的采煤机定位精度分析[J]. 翟维. 煤矿机械. 2017(11)
[8]基于捷联惯导系统的采煤机定位与姿态调整[J]. 张庆,王学文,谢嘉成,庞新宇,杨兆建. 工矿自动化. 2017(10)
[9]惯性导航初始对准偏差与安装偏差校准方法对采煤机定位精度影响[J]. 张博渊,王世博,葛世荣. 煤炭学报. 2017(03)
[10]《煤炭工业发展“十三五”规划》印发[J]. 建信. 建井技术. 2017(01)
博士论文
[1]机载捷联惯性导航系统高精度快速对准技术研究[D]. 陈维娜.南京航空航天大学 2017
[2]惯性行人导航系统的算法研究[D]. 赵红宇.大连理工大学 2015
[3]旋转式捷联惯导系统关键技术研究[D]. 王庭军.哈尔滨工程大学 2013
[4]高空长航无人机多信息融合自主导航关键技术研究[D]. 于永军.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]采煤机组合定位与姿态监测方法研究[D]. 张庆.太原理工大学 2018
[2]捷联惯导系统在线标定技术研究[D]. 吴梅.东南大学 2018
[3]基于ARM的采煤机捷联惯性导航定位定姿系统研究[D]. 司卓印.中国矿业大学 2017
[4]基于无线传感器网络的采煤机状态监测系统设计与实现[D]. 崔妮.中北大学 2016
[5]针对MEMS的惯性导航初始对准技术研究[D]. 李华.哈尔滨工程大学 2016
[6]光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D]. 邹海军.东南大学 2015
[7]采煤机—液压支架相对位置融合校正系统关键技术研究[D]. 冯帅.中国矿业大学 2015
[8]SINS/WSN下采煤机位姿监测系统及实验研究[D]. 应葆华.中国矿业大学 2015
[9]GNSS/MIMU组合导航系统动态初始对准及实时信息融合方法研究[D]. 王鼎杰.国防科学技术大学 2013
[10]电牵引滚筒采煤机姿态控制研究[D]. 梁博.西安科技大学 2013
本文编号：2984863
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