采煤机滚筒记忆程控截割的模糊控制系统仿真.pdf

第33卷第7期2 0 0 8 年7 月煤炭 学报J O U R N A LO FC H l N ACOAL S O C I E T YV 0 1 ．3 3 JulyN o ．72 0 0 8文章编号0 2 5 3 9 9 9 3 2 0 0 8 0 7 0 8 2 2 0 4 采煤机滚筒记忆程控截割的模糊控制系统仿真刘春生1 ，杨秋2 ，李春华1 1 ．黑龙江科技学院机械工程学院，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 2 7 ；2 ．山东信通电器有限公司，山东淄博2 5 5 0 8 6 摘要根据采煤机工作环境和滚筒调高系统的特点，在分析滚筒记忆程控墅雾器蚕薹蒿癸鍪i 篓鍪蓁爨萋荔蠢币箫毳雾薹霎霎蔓翳i 乍羹篓霉翊嫡秘弘“塞鬻霉翼磐鲫整蓁彰囊囊墓萋骷彭， 囊鋈薹■韬雠譬藩黔赶粥函耗翩酝魁鐾；蠼裂鋈蘸幽掣茸彰≥蓁竖塑菰襄蠢冀。霎篓麴瑟麓霪| 蠢攀蓁菱篓雾冀霾雾墓冀鼙霾J 羹重 ；列膏薰篓羹蠹；鬟雾萋霆稀薹，羹冀萋羹鏖篓羹翁魏耋錾纂蔷墼 囊萎 J ] ．石油和化工设备，2 0 0 5 2 3 6 3 8 ． U J u n s h 蚰，Z h明gP e n g ，“uW u ，e ta 1 ．F a 山t ”e ea n a l y s i 8o fc e n t r i f u g a lc 帅p 陀s s o r [ J ] ．P e t r o ＆c h e I I I i c 丑lE q l I i p 眦n t ， 2 0 0 5 2 3 6 3 8 ． 林丽华，王续丰，王永斌．煤气化关键没备的制造[ A ] ．第六届全国压力容器学术会议压力容器先进技术精选集 [ C ] ．杭州中国机械工程学会，2 0 0 5 4 9 6 5 0 0 ． I j n “h u a ，w 明gx u f e n g ，w a n gY o n 曲i n ．F a b r i c a t i o no ft } I ek e ye q u i p m e n to fc o a lg 褐i f i c a t i o n [ A ] ．T h eF b a t u r e ds e to f ‰s s u r eV e s se lA d v 明c e dT e c h n o l o g yi nt h es 鼬P r e s s 啪V e s s e lA c a d e m i cc o 哦r e n c e [ c ] ．I I a n 乎h o u ，c I I i 肌c h i n 唧 M e c h a I l i c a lE n 舀n e e r i n gs o c i e t y ，2 0 5 ．4 9 1 6 5 0 0 ． 赵清万，张良成，刘锡旗，等．壳牌气化技术中关键设备压力容器的制造与检验 一 [ J ] ．压力容器，2 0 0 5 ，2 2 5 2 3 2 9 ． Z h ∞Q i n g w 明，z I I舯g “卸g c h e n g ，“uX Ⅻ，e ta 1 ．F a b r i c a t i o n 明di 鹏p e c t i o nf o rp 嘲s u 托v 鹤甜so fs h e ng 明i 矗c 娟o nk e r e q I l i p m e n I[ J ] ．P r e s s u r eV e s 的lT e c h n o l o g y ，2 0 0 5 ，2 2 5 2 3 2 9 ． 赵清万，张良成，剐锡旗，等．壳牌气化技术中关键设备压力容器的制造与检验 二 [ J ] ．压力容器，2 0 0 5 ，2 2 6 2 9 3 3 ． z h ∞Q i n g w 卸，z h a n gL i a n g c h e n g ，L i ux j q i ，e ta 1 ．胁f i c a t i 伽a n di n s p e c t i o n ￡盯p r e s s u 糟v 档蒯so fs b e g a s 洒c a t i 伽k e y e q u i p m e n I I [ J ] ．P 瑚s u r eV e s s e lT e c h n o I o g y ，2 0 0 5 ，2 2 6 2 9 3 3 ． 郑振安．壳牌煤气化装置运行性能评述[ J ] ．化肥没计，2 0 0 4 ，4 2 2 3 7 ． z h e n gz h e n ’锄．c o 咖e n t a r yo fo p e 硎n gp e 而m 明c ef o r8 h e l lc 蒯g a s i f i c a d ∞u I l i t [ J ] ．C h e m i c a lF 硎l i z e rD e s 咖， 2 0 0 4 ，4 2 2 3 7 ． 新疆燃烧面积最大的煤田火区火势得到有效控制 经过煤田灭火部门la 多的积极抢救，目前新疆燃烧面积最大的煤田火区拜城县库尔阿肯煤田火 区的火情已得到有效控制． 库尔阿肯煤田位于拜城县城北部4 3k m ，煤炭探明储量超过60 0 0 万t ．2 0 世纪7 0 年代，小煤窑的乱 采乱掘导致库尔阿肯煤田开始出现地下火情，目前煤田火区面积超过5 1 0 5m 2 ，在东西长达3 0k m 的区 域内分布着8 个子火区，是现今新疆燃烧面积最大的煤田火区，每年燃烧损失的煤炭达7 6 万t 以上． 据介绍，新疆煤炭资源丰富，占全国总预测储量的4 0 ．6 ％，但新疆又是我国煤田火灾最严重的省区， 目前全国5 0 处煤田火区有3 5 处分布在新疆．新疆煤田火区每年烧掉煤炭资源超过l0 0 0 万t ．2 0 世纪8 0 年代以来，国家和新疆维吾尔自治区累计投入上亿元资金进行煤田灭火，截至去年年底，新疆已完成昌吉 第7 期刘春生等采煤机滚筒记忆程控截割的模糊控制系统仿真 1 控制系统的组成和原理 根据记忆截割程控的原理和特点，给出了滚筒位置高度再现的模糊控制原理 图1 ．根据检测的采煤 机移动位置及滚筒位置高度信息，计算机通过综合采煤机工作姿态和牵引速度等因素给出指令信号，通过 调控电磁换向阀的通断状态，实现滚筒记忆程控调高．液压调高机构工作原理如图2 所示，调高泵采用定 量泵，通过控制电磁阀的通断时间控制液压缸中活塞杆 的伸缩，使摇臂上下摆动，带动滚筒实现位置高度调整． 计l 墨壁 主芏坌望堡堡 算l模糊拧制器 机防磊磊磊丽再 工作循环参数采样 功率 放人 器 滚简 化胃 ，矗度 朵煤机I | 采煤机| I 采煤机 牵引速度| | I 作姿态I | 行走位置 图1 控制系统 F 皓1 C o n h D ls y 8 t e m 2 模糊控制器的设计 液压 调赢 机构 滚 筒 图2 液压调高机构原理 F i 孚2- 1 1 I e 砸n c i P l eo fh y d 舢l i cl i f tB m l c t u 陀 2 ．1 输入输出变量 为了达到更好的控制效果，采用二维模糊控制器，把误差e 和误差变化率e 。作为输入．输入变量误 差e 是计算机存储的基准截割循环矗的相邻采样点的差值，其误差值可有2 种算法来确定，即采煤机初次 受人工操控的截割循环矗时，第i 个采样点截割高度‰．i 和i 1 个采样点的截割高度％卜， i 1 ，2 ，3 ， ⋯，I N T ∥厶 ，I N T ∥厶 ，⋯，3 ，2 ，1 ；L 为采煤工作面的长度；厶为采煤机移动位移采样间隔， 厶 3m 或当前第矗 ．『 歹 l ，2 ，3 ，4 次截割循环中的第i 1 个对应采样点的截割高度瓯“川的高 度差分别为‰。i 纸．i 一瓯卜．或‰“； 瓯．i 一％“H ，误差变化率为e 嘶，j ‰，i 一‰．f - - 或e 咖，i ‰．t 一‰ f - 一． 调高液压系统是采用电磁阀控制液压缸的形式，通过控制电磁阀的通断来控制滚筒的上升和下降，因此模 糊控制器的输出量“只要控制电磁阀的通断时间，就可以满足相应的控制要求，阀的控制信号只有3 个基 本量。2 j 左位、右位、中位． 2 ．2 精确量的模糊化 输入变量误差e 和误差变化率e 。及输出变量u 经过量化后为E ，E 。，u 其中E ，E 。，u 的模糊子集 E ，E c ，U { N B ，N M ，N S ，Z O ，P S ，P M ，P B } ，E ，E c ，∥的论域E ，E c ，U { 一6 ， 一5 ，一4 ， 一3 ，一2 ，一l ，O ，l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 } ，其中，N B ，N M ，N S ，z O ，P S ，P M ，P B 分别表示负大，负中， 负小，零，正小，正中，正大．对于控制量u ，其中，N B ，N M ，N S ，z O ，P s ，P M ，P B 分别为阀芯在左 位、中位、右位的时间段． 可以通过隶属函数把精确量模糊化，常见的隶属函数形式三角形、钟形、高斯形等．本系统采用比 较常用的三角形隶属函数，三角函数的表示和计 算简单明了，同时也能很好地满足控制系统的性 能要求．取E ，E 。，U 具有相同形式的隶属函数 U 与E 和E 。相比通常可取档多些 图3 ． 2 ．3 模糊推理及模糊判决 根据电磁阀控制液压缸系统的工作原理，当 滚筒的高度比给定值大很多时，则右边电磁铁通 。煎照ⅢI 642O24 6 ￡／￡c ／ ， 图3E ，同时,以畸变1式截齿排列的切屑图为基础,建 立了块煤率与滚筒运动参数关系的数学模型.并以截割比能耗和块煤率的模型为基础,研究了滚筒运动参数的变化对截割比能耗和块煤率的影响,分析了不 同形式的截齿排列与滚筒截割比能的关系.研究结果表明,采用畸变1式或畸变2式的截齿排列形式的滚筒,其截割比能耗最小;同时,截割比能耗和块煤率与 滚筒转速成反比,与牵引速度成正比. 7.期刊论文 焦丽.李晓豁.姚继权.JIAO Li.LI Xiao-huo.YAO Ji-quan 双滚筒采煤机动力学分析及力学模型建立 - 辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2007,264 为保证采煤机安全可靠的工作,满足其机械动态特性和低振动要求,以双滚筒采煤机整机为研究对象,对其受力进行分析.依据采煤机的实际情况和工 作状态,假设采煤机无故障运行;各部分的质量分布均匀且为刚体;并且通过无质量的弹性元件连接,阻尼为粘性阻尼.在此基础上,建立了双滚筒采煤机整 机的力学模型.此模型为数学模型的建立奠定了基础,为进一步对采煤机进行动态分析创造了条件. 8.期刊论文 周洁.朱正龙.陈均伟.ZHOU Jie.ZHU Zheng-long.CHEN Jun-wei 低速截割是提高滚筒采煤机截割能力 的有效途径 -煤矿机械2008,2910 建立了采煤机工作时滚筒具有的截割能量方程,分析了相关参数对滚筒截割力的影响,指出了降低滚筒转速是提高滚筒截割能力的有效途径,以及不同 采高的采煤机滚筒转速的合理选择范围. 9.期刊论文 王玉宝.Wang Yubao 影响小直径滚筒采煤机装煤性能因素分析 -中国煤炭2006,329 分析研究了影响小直径滚筒采煤机装煤能力的因素滚筒直径和长度、叶片的几何参数、滚筒转速和采煤机牵引速度;提出了4条改进措施增加挡煤 板、降低牵引速度、增大滚筒转速、适当加大螺旋升角. 10.期刊论文 李永俊.王广春.LI Yong-jun.WANG Guang-chun 采煤机滚筒调高的基本受力分析 -煤炭技术 2005,246 滚筒是采煤机的主要部件,通过对采煤机滚筒截煤时的受力情况分析,指出了影响滚筒调高的主要是采煤机牵引方向的推进阻力和垂直于牵引方向的 纵向截割阻力,并详细进行了分析计算. 本文链接 下载时间2010年3月5日