基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统.pdf

第 4 1卷 第 5 期 2 0 1 5 年 5月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 41 NO ． 5 M a y 2 0 1 5 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 5 0 0 8 3 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 0 王水生． 基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 5 8 3 8 7 ． 基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统 王 水 生 河北 旅游 职业 学 院 机 械 电子 系 ，河北 承 德0 6 7 0 0 0 摘要 针 对采 煤机 截 割过 程 中的煤 岩识 别及 滚 筒 自动调 高控 制 问题 ， 提 出并设 计 了一种基 于振 动特 性 分 析 的采煤 机 煤岩 识 别控制 系统 。该 系统 采 用传 感 器检 测 采煤 机 滚 筒在 截 割 煤 岩过 程 中 3个 方 向的 振 动 信 号 ， 采 用 P L C进 行振 动 信号 的 分析和 处理 ， 得 到 采煤机 滚 筒在截 割煤 岩过 程 中的振 动 特性规 律 ， 由此 建 立采 煤机 滚 筒调 高控 制 规 则表 ， 并通 过反馈 信 号偏 差在 线 查表 和控 制 信 号 输 出的 闭环 控 制 方 法 实现 采 煤机 滚 筒 的 自动 调 高控 制 。相似 模拟 截割 试验 结 果表 明 ， 该 系统能 够较好 地 实现 煤岩 界 面识别 和 滚筒 自动调 高控 制 ， 具 有 良好 的动 态性 能 。 关 键 词 采 煤机 ；煤岩 识 别 ；自动 调 高 ；振动 信 号 中图分类号 TD 6 3 2 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 5 0 4 3 0 0 8 5 O 网络 出版 地址 h t t p ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 4 3 0 ． 0 8 5 0 ． 0 2 0 ． h t ml Co a l r o c k r e c o gn i t i o n a n d c o nt r o l s ys t e m o f s h e a r e r b a s e d o n v i b r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n a l y s i s W ANG Shu i s h e ng De pa r t me nt o f M a c hi n e r y a nd El e c t r i c ，H e b e i To ur i s m Voc a t i on a l Col l e g e， Che n gde 06 7 0 00， Chi n a Abs t r a c t I n or d e r t o s ol ve p r ob l e m s o f c o a l r oc k r e c og ni t i on a nd a ut oma t i c he i gh t r e gu l a t i o n c o nt r o l o f s h e a r e r d ur i n g c u t t i n g pr o c e s s ， a ki nd of c oa l r oc k r e c og ni t i o n a nd c o nt r o l s y s t e m of s he a r e r wa s p ut f o r wa r d a nd d e s i gne d whi c h wa s ba s e d o n v i br a t i on c ha r a c t e r i s t i c s a na l y s i s ．The s y s t e m de t e c t s vi b r a t i o n s i gna l s o f t hr e e d i r e c t i on s o f s he a r e r dr um i n p r oc e s s o f c ut t i n g c o a l a nd r oc k，a n d us e s PLC t o a na l y z e a n d pr o c e s s t he v i br a t i on d a t a．S O a s t o o bt a i n l a w o f v i br a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s of t he s he a r e r d r um i n p r o c e s s o f c u t t i n g c o a l a n d r o c k．Th e n i t e s t a b l i s h e s a u t o ma t i c h e i g h t a d j u s t me n t c o n t r o l r u l e t a b l e o f s h e a r e r d r u m， a nd r e a l i z a s a ut oma t i c he i g ht r e gu l a t i o n c o nt r ol o f s he a r e r dr um b y us i ng c l o s e d l o op c on t r o l me t h od c o m bi ni ng w i t h o nl i n e di s c r e t e l o ok u p t a b l e of f e e d ba c k s i gn a l e r r or a nd c on t r o l s i g na l o ut p ut ．The r e s ul t s of s i mi l a r s i m u l a t i o n c u t t i n g t e s t s ho w t ha t t he s y s t e m c a n r e a l i z e c oa l r oc k i n t e r f a c e r e c og ni t i o n a nd au t o m a t i c he i ght r e gu l a t i o n c o nt r o l o f s he a r e r dr u m wi t h go o d dy na m i c p e r f o r m a nc e． Ke y wo r d s s h e a r e r ；c o a l - r o c k r e c o g n i t i o n；a u t o ma t i c h e i g h t a d j u s t me n t ；v i b r a t i o n s i g n a l 0 引言 采 煤 机 自动 调 高是 综 采 工 作 面全 自动 化 运 行 、 有效降低截割能耗 的关键技术 ， 而煤岩识别技术决 定 采煤 机 自动 调 高 的实 现 ， 也 是 实现 无 人 自动 化 开 采 的 先决条 件 。采 用 先进 的煤 岩 识 别 技 术 实 现 采 煤 机滚筒 的 自动 调 高 控 制 ， 能 够 有 效 提 高 采煤 机 的工作效率和煤的输 出率 ， 减少截割岩石对采煤机 截齿 的磨 损 ， 延 长 采煤 机滚 筒及截 齿 的使 用 寿命 ， 降 低成 本 和能耗 。 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 0 3 ； 修回 日期 2 0 1 5 - 0 4 0 1 ； 责任 编辑 李 明。 作者 简介 王水生 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河北承德人 ， 讲师 ， 硕士 。 研究方 向为数字化制造 ， E ma i l 6 5 4 6 7 8 4 1 4 1 6 3 ． c o m。 第 4 1卷 第 5期 2 0 1 5 年 5月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Au t omat i o n V0 1 ． 4 1 NO ． 5 M a y 2 01 5 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 5 0 0 8 7 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 1 王郑 合 ． 基 于智 能手 机 的惯性 导航 轨 迹生 成算 法 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 5 8 7 9 0 ． 基于智能手机的惯性导航轨迹生成算法 王 郑 合 昆明理 工 大学 信 息工 程 与 自动 化 学 院 ，云南 昆 明 6 5 0 5 0 0 摘要 针对传统的手机惯性导航技术存在无法精确计步和计算步长的问题 ， 提 出了一种基于智能手机的 惯 性导 航轨 迹 生成 算 法 。该 算 法根 据 智能手 机 上三 轴加 速 度传 感 器捕 捉 的人 走 路 时产 生 的 三轴 加 速度 ， 利 用基 于 Me a l y状 态机 的计 步 算 法计算人 所走 过 的 步 数 ， 并 获得 每 一 步 的起 止 时 间戳 ； 根 据 三 轴 陀螺仪 所 获 取 的数 据及 每 一步 的起 止 时 间戳 ， 结合 指 南针 读 数 ， 计 算人 走过 的每 一 步所 发 生 的 方 向变化 ； 根 据 不 同步 长 的人 行 走 时所 产 生的 不 同加 速 度 ， 基 于最 小二乘 法估 计人 的 步长 ； 根 据路 径起 点 的 坐标 ， 结 合 步 长及 方 向 变 化 ， 计 算人 走过 的每一 步相 对 于路 径起 点 的坐标 ， 得 到人 的运 动轨 迹 。仿真 结 果表 明该 算 法能够 达到较 高的 惯 性 导航 精度 。 关 键 词 惯性 导航 ；导航 轨迹 ；智 能手机 ；三轴 陀螺 仪 中 图分类 号 T D6 7 ／ 6 5 5 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 - 0 4 3 0 0 8 5 1 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 4 3 0 ． 0 8 5 1 ． 0 2 1 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 4 - 1 2 1 7 ； 修回 日期 2 0 1 5 - 0 4 1 3 ； 责任编辑 盛男 。 作者简介 王郑合 1 9 9 3 一 ， 男 ， 河北邢 台人 ， 硕 士研究 生 ， 研究方向为分布式系统和人 工智能 ， E ma i l 1 5 0 6 9 9 3 3 4 6 q q ． c o rn。 基 基 恒 址 幅 蝼 煤 岩 试 件 长 度 ／ ram 图 9 试件原始煤 岩界面及滚筒 截割轨迹对 比 4 结语 1 分 析 了采 煤机 滚筒 在 截割 过 程 中 的受 力 情 况 ， 通过 分 析滚筒 的三 向受力 情 况 ， 确 定振 动传 感 器 的布 置方 法 ， 得 到 了不 同煤岩 试 件截 割 过程 中 z， Y ， z轴 方 向的振 动 幅度 曲线 。 2 根据不 同煤 岩试 件截割 时 的振 动特性 规 律 ， 构建煤岩识别 自动调高控制的模糊规则表 ， 并对 P L C查 表 关键 程序 进 行 了研究 。 3 采 用基 于 振动 特性 分 析 的采 煤 机煤 岩 识 别 控制 系统 进 行相 似模 拟试 验 ， 结 果表 明 ， 该 系 统能 够 根据 滚筒 的振动 特 性 进 行 煤 岩 快 速 识别 ， 从 而 快 速 调整 滚筒 高 度 ， 最大 程度 地避 开 岩石 断层 ， 并 具有 很 好 的动 态性 能 。 参 考 文 献 [1 ] [2 ] [3 ] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [ 1 O ] 季瑞 ， 王 忠宾 ， 关 明． 采煤机滚筒 自动调高 的液 压控制 方法[ J ] ． 机床 与液压 ， 2 0 1 3 ， 4 1 4 1 0 0 1 0 1 ． 洪 云 ， 胡 绍 忠． 采 煤 机滚 筒 智 能 调高 控 制 系 统研 究 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 1 4 ， 3 3 3 1 1 5 1 1 7 ． 郝清玉 ， 朱元忠 ， 陈健． 基于 图像小波变换 的煤 岩界面 识别[ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 2 5 O 一 5 3 ． 田子建 ， 彭霞 ， 苏波 ． 基于机器视觉 的煤岩界 面识别研 究E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 5 4 9 5 2 ． 任芳 ， 杨兆建 ， 熊诗 波． 国内外煤 岩界 面识别 技术研究 动态综述 [ J ] ． 煤 ， 2 0 0 1 ， l O 4 5 4 5 5 ． 赵学雷 ． 基于多传感器信 息融合 的载荷及煤岩判定 与 识别 技术研究 [ D] ． 北京 中国矿业大 学 北京 ， 2 011 ． 王增才． 综采放顶煤开采过程煤矸识 别研究 l- J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 2 8 1 3 - 1 4 ． 徐志鹏 ． 采煤机 自适应 截割关 键技 术研究 [ D ] ． 徐州 中国矿业 大学 ， 2 0 1 1 ． 孙继平 ， 佘杰． 基 于小波 的煤岩 图像特征 抽取 与识 别 l- J ] ． 煤 炭学报 ， 2 0 1 3 ， 3 8 1 0 1 9 0 0 1 9 0 4 ． 刘俊利 ， 赵豪杰 ， 李长有． 基 于采 煤机滚筒截割振 动特 性 的煤 岩识别方法l- J ] ． 煤 炭科学技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 0 9 3 95 ．