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采煤机自动调高数学模型分析 第六图书馆 阐述自动调高技术应用背景,推导自动调高数学模型,具有一定的应用价值。阐述自动调高技术应用背景,推导自动调高数学模型 ,具有一定的应用价值。采煤机 自动调高 数学模型煤矿机电张伟 张福建 [1]上海交通大学,上海200030 [2]天地 科技股份有限公司上海分公司,上海2000302007第六图书馆 第六图书馆 2 0 0 7年第5期 煤矿机 电 2 7 采煤机 自动调高数学模型分析 张伟 ， 张福建 1 ． 上海交通大学， 上海 2 0 0 0 3 0； 2 ． 天地科技股份有限公司 上海分公司， 上海 2 0 0 0 3 0 摘 要 阐述 自动调高技术应用背景 ， 推导 自动调高数学模型 ， 具有一定 的应用价值。 关键词 采煤机；自动调高 ；数学模 型 中图分类号 T I M2 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 7 0 5 0 0 2 7 0 3 Ma t h e ma t i c Au t o s t e e r i n g Mo d e l o f Sh e a r e r Z H A N G We i ， Z H A N G F u - fi a n 1 ．S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 ， C h i n a ； 2 ．S h a n g h ai B r a n c h o f T i a n d i S c i e n c e＆T e c h n o l o g y C o ． ，L t d ． ， S h ang h a i 2 0 0 0 3 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s c ri b e s t h e a p p l i c a t i o n b a c k g r o u n d o f s h e a r e r a u t o s t e e ri n g t e c h n o l o g y a n d d e d u c e s i t s ma t h e ma t i c mo d e l wh i c h h a s c e r t a i n a p p l i c a b l e v a l u e ． Ke y wo r d s s h e a r e r ；a u t o s t e e rin g ；ma t h e ma t i c mo d e l 1 引言 采煤机采用记忆切割模式进行滚筒截割高度控 制 ， 很有应用前 景⋯。 目前 ， 比较先进 的采煤机控 制系统有德 国 E i c k h o ff的 MI C O S控制 系统 I P C控 制系统 、 美 国 J O Y公司的 J N A网络结构系统及 日 本三井三池 的微机控制 系统 J 。这 些系统实 现了 采煤机的牵引系统控制、 司机操作控制 、 关键系统的 故障 自诊断和保护， 工况监测包括运行数据记录 、 初 步分析和远程监测和友好 的操作显示界面等 ， 而且 系统支持局部网络化扩展和记忆切割等功能 。国内 新研制的采煤机主控系统， 采用高性能 D S P控制 器， 提高采煤机控制系统的基本性能， 并为进一步发 展煤岩界面 自动识别、 采煤机 自动操纵 和在线故障 诊断提供硬件支持。 预测控制方式具有对数学模型要求不高、 能直 接处理具有纯滞后 的过程 、 良好的跟踪性能 和较强 的抗干扰能力 以及对模型误差具有较强的鲁棒性等 优 良性质 ， 是 P I D控制无法 比拟 的 J 。目前 国内研 究者采用预见控制 J 、 神经网路、 黑板系统、 灰色预 测等进行预测输出。本文在采煤机自动调高控制采 用 的 模 型 控 制 算 法 Mo d e l A l g o ri t h m i c C o n t r o l ， M A C ， 其原理如图 1 所示。采用基于脉冲响应的 非参考模型作为内部模型 ， 用过去和未来的输入输 出信息预测系统未来的输出状态， 模型输出误差经 过反馈校正后 ， 再与参考输入轨迹进行 比较 ， 应用二 次型性能指标滚动优化 ， 再计算 当前时刻加于系统 的控制量 ， 完成整个循环 。这种控制方法 已在电厂 锅炉、 化工精镏塔等工业过程 中获得成功应用。 图1 MAC系统原理简图 2 自动调高数学模型 ’ 现代采煤机结构尺寸如图2所示， 调高机 构如图 3所示 ， 。 - 十 ]y f 一 ￡ I I I 一 一 I 墨 l L_ _ J L-J L厂 n 广 ] _ J 图 2 采煤机结构尺寸 图 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 8 煤矿机 电 2 0 0 7年第5 期 图 3 调高机构示意图 采煤机滚筒调高机构不很复杂， 主要由油缸伸 缩推动摇臂绕定轴旋转， 达到调高的目的。由于摇 臂的结构长度 ． 是固定的， 因此有 △Y △ A0 1 式 中 △ 滚筒截割高度变化量 ， 向上取正， m m； AL 一油缸行程变化量 ， mm； △ 摇臂摆角变化量 ， 。 。 油缸的伸缩量△ 就是控制量 ， 可 由A0监测。 3 模型的干扰及纠正 1 采煤机水平状态 图4 下， 滚筒截割高度 为 H AH1 日1y 2 式中 日 -_采煤机采高， m m； △ 一浮煤厚度 ， m m； 一 摇臂回转中心垂直高度 ， m m； 滚筒中心距回转中心垂直高度， m m； 滚筒半径 ， m m。 I 图4 水平状态调高机构模型 2 工作面底板有倾角 图5 时， 采高为 H △日1 日1 y 一 2 t g 卢 3 式 中 一支腿中心到滚筒中心水平距离 ， m m； 卢 倾角， 左低右高取正， 反之取负， m m。 倾角影响采高量为 △ L 2 t g 卢 g 图5 倾斜状态调高机构模型 3 采煤机俯采或仰采， 推进方向倾角 y一般 在 -4- 1 0 。 范围内， 也影响滚筒截割高度。 图 6 采煤机沿工作面推进方向仰采侧面 图 采煤机仰采 图6 时采高为 H △日1日 1y 一 2 t g卢一 1 t g y 5 △ B 1 t g y 6 式 中 。 一支腿中心到滚筒端面水平距离 ， mm； △ 一推进倾角影响采高量， 倾角 y前高后 低取正， 反之取负， m m。 由图 3知 YL 1 s i n 0 J 7 式 中 厶一摇臂长度 ， m m； 0 一摇臂摆角， 。 。 采煤机处于倾斜状态时， 很难测得 0 值。设摇 臂倾角实测值为a ， 向上摆取正， 向下摆取负， 则有 0 1a一卢 8 最终得采煤机采高计算模型为 H △日1日 1 L 1 s i n a一卢一 2 t g 卢一 1 t g y 9 4 预测控制模型 采煤机截煤过程 中， 滚筒处于一系列 的位置 ， 预 [ 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 0 0 7年第5 期 煤矿机 电 2 9 高压屏蔽橡套软电缆工艺设计 罗建敏 1 ． 郑州电缆集团股份有限公司， 河南 郑州 4 5 0 0 0 6 ； 2 ． 中原工学院， 河南 郑州 4 5 0 0 0 7 摘要 介绍 1 0 k V高压屏蔽橡套软 电缆的结构和工艺设计， 并对质量控制进行 了探讨。 关键词 高压屏蔽橡套软电缆 ；工艺设计 中图分类号 T M2 4 7 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 7 0 5 0 0 2 9 0 3 T e c h n o l o g i c a l De s i g n o f Hi g h v o l t a g e Sh i e l d e d Ru b b e r J a c k e t F l e x i b l e Ca b l e L U O J i a n mi n ， 1 ． Z h e n g z h o u C a b l e G r o u p C o ．L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 6 ，C h i n a ； 2 ． Z h o n g y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 7 ， C l l i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ，t h e s t r u c t u r a l d e s i g n a n d t e c h n o l o g i c a l d e s i g n o f 1 0 k V h i g h v o l t a g e s h i e l d e d r u b b e r j a c k e t fl e x i b l e c a b l e a r e i n t r o d u c e d ， a n d t h e q u ali t y c o n t r o l i s d i s c u s s e d ． K e y wo r d s h i g h v o l t a g e s h i e l d e d r u b b e r j a c k e t fl e x i b l e c a b l e ；t e c h n o l o g y d e s i g n 高压屏蔽橡套软电缆主要用于高压端与电气柜 之间的电气连接或 1 0 k V煤矿井下移动变压器及类 似设备的连接 。目前此 电压等级的电缆没有相应的 国家 、 行业标准。为 了扩 大产 品品种 ， 满足市场需 求， 研究设计了高压屏蔽橡套软电缆， 并对其结构、 生产制造工艺进行了探讨。 测控制模型计算采高， 需对式 9 进行离散化 H ， △ ， l尺L l s i n 7 一卢 f 一 2t g 卢 B l t g y 1 0 式中 、 表示第 刀的第 i 个位置 ， 、 J ． 1 ， 2 ， 3 ， ⋯。 因为采煤机属于低速运动系统， 油缸 的驱动伺 服机构存在机械延时， 且不需要高精度跟踪煤岩分 界面截割 ， 采煤机每行走 1 0 m左右调整一次采高， 就可解决调整的精度问题。 5结语 本文介绍的滚筒调高模型适用于电机横向布 置、 三段式、 油缸近水平后置等总体布置结构的采煤 机， 可用于各类采高预测算法。模型考虑了工作面 水平和推进方向的倾斜 以及输送机的起伏波动 ， 具 有典型性。模型中三个角度均以地标水平面为测量 1 产品结构 1 产品结构 本文 以 3芯高压屏 蔽橡套 软电缆为例进行 阐 述， 其结构见图 1 。按 照如图 1所示 的 电缆结构设 计， 不仅可以起到均匀电场的作用， 而且有很好的屏 基准， 反映采煤机的工作姿态， 便于测量。 参考文献 [ 1 ] 王丽 ． 长壁采煤机的“ 记忆截割 ” 技 术[ J ] ． 水力 采煤与管 道运 输 ， 2 0 0 4 4 [ 2 ] 冯经若． 国内外大功率厚煤层电牵引采煤机的机电一体化新 技术 [ J ] ． 煤矿机电 ， 2 0 0 3 6 [ 3 ] 席裕 庚． 预测控制 [ M] ． 北京 国防工业出版社 ， 1 9 9 9 [ 4] 田慕 琴． 基于记 忆切割 的采煤机 自动调高 预见控制 系统 [ J ] ． 煤 矿机电 ， 2 0 0 2 6 [ 5 ] 张俊梅． 采煤 机 自动调 高控制 系统研究 [ J ] ． 中 国矿 业大学学 报 ， 2 0 0 2 7 [ 6] 刘春生． 采煤 机调高机 构设计参 数分析 确定 [ J ] ． 黑 龙江矿业 学院学报 ， 2 0 0 0， 1 0 1 作者简介 张伟 1 9 7 5 一 ， 男， 工程师。1 9 9 8 年毕业于中国矿业大 学 ， 现在天地科技股份有限公 司上海分公 司从事采煤机 械 的研 究与 开发。 收稿E t 期 2 0 0 7 0 6 1 2 ； 责任编辑 陶驰东 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆