基于多传感器融合的液压支架位姿监测方法研究

发布时间：2020-11-03 04:19

　　 随着智能制造对基础制造业和生产业带来了新的冲击,智能化的生产过程已经成为了煤矿生产的新要求,设备智能状态感知技术便是实现智能化综采工作面的关键技术之一,而液压支架作为综采工作面的重要支护设备与动力提供设备,对液压支架工作状态的智能感知特别是位姿监测便具有重要的意义。本文主要研究了液压支架顶梁与底座的支护位姿获取方法,建立了液压支架群直线度的评价模型,实现对液压支架群的位姿及直线度信息的精确感知。论文的主要研究工作为:(1)针对井下液压支架支护位姿监测数据不够完善的问题,通过分析综采工作面的三机运动规律及液压支架的偏移类型,建立液压支架位姿监测模型,实现对液压支架支护位姿的全面监测。(2)针对液压支架顶梁与底座的位姿监测精度较低的问题,采用基于多传感器融合的支架位姿监测方法,用以实现对液压支架顶梁与底座的精确位姿感知,并针对液压支架降架-移架-升架过程对其三轴位姿的影响,采用基于自适应加权的位姿数据融合方法,用以实现对更加精确的液压支架偏航角与横滚角信息的获取。(3)针对液压支架直线度信息获取较难的问题,提出了一种基于D-H坐标法的液压支架直线度测量方法,通过行程传感器与角度传感器组合的方式实现液压支架群的直线度信息获取,并在对支架位姿数据获取的前提下提出了一种基于九轴姿态传感器的液压支架直线度监测方法,通过对支架姿态数据进行积分解算,用以表征支架的直线度信息,实现对液压支架的直线度监测。(4)为了验证所提出的液压支架位姿监测精度及液压支架群直线度监测精度,本文基于实验室内的综采工作面智能化协同控制实验平台,以双柱掩护式液压支架为对象,搭建液压支架位姿及直线度监测平台,并对液压支架位姿监测与直线度监测进行实验分析。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TD355.4;TP212
【部分图文】：

综采三机图

本文技术路线图

2液压支架偏移分析及位姿建模92液压支架偏移分析及位姿建模2.1综采工作面三机运动关系目前，煤矿开采的过程基本如图2.1所示。在实际的综采工作面生产过程中，煤矿综采“三机”主要按工艺流程共同完成开采工作。本文以图中采煤过程为例，简要阐述了煤矿综采“三机”在综采工作面中的作用和运动关系。如图中所示，采煤机位横跨于刮板输送机的上侧，并通过左右滚筒实现落煤装煤；刮板输送机靠近煤壁，其另一侧与液压支架推移千斤顶连接，通过链条和刮板的运动将煤输送到溜槽；液压支架通过推移机构与刮板输送机相连接，并同时负责支撑顶板，为人员和设备提供安全的工作空间，通过与刮板输送机协同实现“推溜”操作，实现综采工作面连续推进。1-未推移刮板输送机2-为推移液压支架3-采煤机4-煤层5-已推移刮板输送机6-已推移液压支架图2.1综采三机运动关系示意图通过图中位姿关系分析，液压支架通过推拉油缸与刮板输送机相连，所有刮板输送机整齐排列，采煤机横跨在刮板输送机上。若液压支架未达到规定的推移位置，会直接影响与之相连的刮板输送机的位置，若液压支架整体滞后，则刮板输送机位置也会整体滞后，会导致采煤机割煤的厚度发生变化乃至无法进行割煤；若液压支架整体左偏，则会影响刮板输送机整体左偏，最右端的煤层便可能无法开采；若液压支架位置参差不齐，影响与之相连的刮板输送机位置层次不齐，则采煤机在运行过程中无法走一直线，会严重影响采煤的效率及安全性。故，液压支架作为综采工作面推进的主要动力，其位姿影响整个采煤工作面的开采效率及开采安全，因此需要对其进行精确的位姿监测。
【参考文献】

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本文编号：2868084