一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法技术

一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，属于矿山智能开采领域。通过充填液压支架结构特征建立充填液压支架骨架模型，充填液压支架骨架模型以夯实机构与底座的铰接点位原点，以沿开采方向反方向为X轴正方向，以垂直X轴沿顶梁方向为Y轴正方向，建立直角坐标系作为充填液压支架位态表征模型，通过引入关键铰接点的表征参数，确定稳定的位态定位表征，分析稳定位态表征中夯实机构与底卸式刮板输送机的干涉位态的动态轨迹方程，确定干涉情况的临界条件；根据干涉情况的临界条件，判定充填液压支架任意位态的干涉情况，并通过调整夯实机构的夯实角与夯实伸长量进行干涉解调，最终实现充填液压支架结构干涉的精准控制，有效降低了干涉发生的机率。低了干涉发生的机率。低了干涉发生的机率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法


[0001]本专利技术涉及一种矿山开采的智能化控制技术，特别是一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，属于智能煤矿开采


技术介绍

[0002]目前，充填开采技术存在采充装备机械化程度高但自动化程度低、采充工序过程执行分散、高度依赖操作工人专业水平等问题，通过充填开采技术及装备创新升级，提高固体充填开采的自动化程度、作业效率以及降低劳动强度等方面已迫在眉睫，智能采矿技术发展也已如火如荼，矿山智能机器人等行业引领性技术崭露头角。
[0003]基于充填液压支架的操作场景，后刮板输送机与充填液压支架的夯实机构会出现多个干涉情况，如：落料工序落料干涉、落料工序碰撞干涉、以及夯实工序碰撞干涉；由此，进一步导致生产停滞，出现影响产能的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，能够针对固体充填作业干涉位态，避免或减少充填液压支架夯实机构和底卸式刮板输送机的目标机构出现的干涉问题，提高固体充填开采效率。
[0005]本专利技术为了解决上述技术问题采用了以下技术方案：本专利技术提供了一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，该方法通过充填液压支架结构特征建立充填液压支架骨架模型，充填液压支架骨架模型以夯实机构与底座的铰接点为原点，以沿开采方向反方向为X轴正方向，以垂直X轴沿顶梁方向为Y轴正方向，建立直角坐标系作为充填液压支架位态表征模型，通过引入关键铰接点的表征参数，确定稳定的位态定位表征，分析稳定位态表征中夯实机构与底卸式刮板输送机的干涉位态的动态轨迹方程，确定干涉情况的临界条件；根据干涉情况的临界条件，判定充填液压支架任意位态的干涉情况，并通过调整夯实机构的夯实角与夯实伸长量进行干涉解调，最终实现充填液压支架结构干涉的精准控制。
[0006]具体步骤如下：
[0007]步骤A.根据充填液压支架的结构特征，分析充填液压支架的结构参数，建立充填液压支架骨架模型，然后进入步骤B；
[0008]步骤B.根据充填液压支架骨架模型，以后立柱与底座的铰接点为原点，沿开采方向反方向为X轴正方向，以垂直X轴向顶梁方向为Y轴正方向，建立直角坐标系作为充填液压支架位态表征模型，并进入步骤C；
[0009]步骤C.根据充填液压支架骨架模型，选取前立柱伸长量，前立柱与底座夹角，后立柱伸长量，后立柱与底座夹角，作为一组表征参数，然后进入步骤D；
[0010]步骤D.根据选取的表征参数，表示出前立柱与前顶梁铰接点高度、后立柱与后顶梁铰接点高度的表征方程，通过测高传感器测取前顶梁与后顶梁铰接点的高度，通过验证三点高度一致，确定充填液压支架处于稳定位态，然后进入步骤E；
[0011]步骤E.根据步骤B中建立的充填液压支架位态表征模型，通过步骤C中选取的表征参数，表示关键机构的运动轨迹方程，所述的关键机构为夯实机构和底卸式刮板输送机；然后进入步骤F；
[0012]步骤F.根据步骤B中建立的充填液压支架位态表征模型，分析落料工序中落料干涉、落料工序中的碰撞干涉以及夯实工序中的碰撞干涉三种干涉位态，确定干涉位态中夯实机构和底卸式刮板输送机的运动轨迹方程作为干涉判据方程，并进入步骤G；
[0013]步骤G.根据步骤F中不同干涉位态的干涉判据方程，验证任意位态下关键机构是否发生干涉，若夯实机构与底卸式刮板输送机发生干涉，通过调整夯实机构的夯实角与夯实伸长量进行干涉解调。
[0014]步骤E中，所述的运动轨迹方程如下：
[0015]底卸式刮板输送机的运动轨迹方程为：
[0016][0017]夯实机构的运动轨迹方程为：
[0018]y＝tanαx(0≤L
0Min
cosα≤x≤L0cosα≤L
0Max
cosα)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]夯实机构的夯实头的运动轨迹为：
[0020][0021]步骤F中，分析三种干涉位态的方法如下：
[0022](1)落料工序中的落料干涉，夯实机构夯实头的最右侧点a横坐标大于底卸式刮板输送机落料内左侧点c的横坐标，即为落料工序中的落料干涉判断方程；
[0023](2)落料工序中的碰撞干涉，夯实机构以及夯实头与底卸式刮板输送机碰撞，即为步骤E中的公式(1)与公式(2)和公式(3)联立方程组有解，解为落料工序中的碰撞干涉判断方程；
[0024](3)夯实工序中的碰撞干涉，夯实机构以及夯实头与底卸式刮板输送机碰撞，即为步骤E中的公式(1)与公式(2)和公式(3)联立方程组有解，解为夯实工序中的碰撞干涉判断方程。
[0025]步骤G中，干涉解调具体流程为：根据设定对应干涉的目标坐标以及夯实机构坐标，首先调整夯实油缸改变夯实机构伸长量，然后调整斜拉摆角千斤顶改变夯实角；若调整伸长量发生干涉，则先调整斜拉摆角千斤顶改变夯实角，然后调整夯实油缸改变夯实伸长量干涉解调。
[0026]有益效果，由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，针对充填液压支架位态定位表征与结构干涉控制的定性表征与定量表达的科学问题，根据充填液压支架的结构特征与静态参数建立充填液压支架骨架模型；基于充填液压支架骨架模型，选定最优原点与横纵坐标建立直角坐标系，构成充填液压支架位态表征模型；引入关键铰接点的表征参数，确定稳定的位
态定位表征，分析稳定位态表征中关键机构的干涉位态的动态轨迹方程，确定干涉情况的临界条件；根据干涉情况的临界条件，判断充填液压支架任意位态的干涉情况，并通过调整夯实机构的夯实角与夯实伸长量进行干涉解调，最终实现充填液压支架结构干涉的精准控制；基本保证了充填工序的顺利进行，有效降低了干涉发生的机率，提高了充填效率。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的充填液压支架的干涉控制方法流程图。
[0028]图2为本专利技术的充填液压支架的结构组成图。
[0029]图3为本专利技术的充填液压支架的骨架示意图。
[0030]图4为本专利技术的充填液压支架的位态表征模型图。
[0031]图2中数字标注对应的结构名称为：1.伸缩梁；2.前顶梁；3.后顶梁；4.底卸式刮板输送机；5.卸料油缸；6.前立柱；7.底座；8.后立柱；9.斜拉摆角油缸；10.滑移油缸；11.夯实机构；12.夯实油缸；
[0032]图3中字母标注对应的意义为：L
q
，L
h
分别对应前、后立柱伸出后长度，mm；H0为后立柱铰接点与支架底座垂直方向的高度差，mm；q，h分别对应前、后立柱倾角，
°
；α为夯实机构夯实角度，
°
；A点为前立柱与底座铰接点；B点为后立柱与底座铰接点。
[0033]图4中字母标注对应的意义为：L
q
，L
h
分别对应前、后立柱伸出后长度，mm；H0为后立柱铰接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，其特征在于：通过充填液压支架结构特征建立充填液压支架骨架模型，充填液压支架骨架模型以夯实机构与底座的铰接点位原点，以沿开采方向反方向为X轴正方向，以垂直X轴沿顶梁方向为Y轴正方向，建立直角坐标系作为充填液压支架位态表征模型，通过引入关键铰接点的表征参数，确定稳定的位态定位表征，分析稳定位态表征中夯实机构与底卸式刮板输送机的干涉位态的动态轨迹方程，确定干涉情况的临界条件；根据干涉情况的临界条件，判定充填液压支架任意位态的干涉情况，并通过调整夯实机构的夯实角与夯实伸长量进行干涉解调，最终实现充填液压支架结构干涉的自主精准控制。2.根据权利要求1所述的智能充填液压支架结构干涉自主控制方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤A.根据充填液压支架的结构特征，分析充填液压支架的结构参数，建立充填液压支架骨架模型，然后进入步骤B；步骤B.根据充填液压支架骨架模型，以后立柱与底座的铰接点为原点，沿开采方向反方向为X轴正方向，以垂直X轴向顶梁方向为Y轴正方向，建立直角坐标系作为充填液压支架位态表征模型，并进入步骤C；步骤C.根据充填液压支架骨架模型，选取前立柱伸长量，前立柱与底座夹角，后立柱伸长量，后立柱与底座夹角，作为一组表征参数，然后进入步骤D；步骤D.根据选取的表征参数，表示出前立柱与前顶梁铰接点高度、后立柱与后顶梁铰接点高度的表征方程，通过测高传感器测取前顶梁与后顶梁铰接点的高度；通过验证三点高度一致，确定充填液压支架处于稳定位态，然后进入步骤E；步骤E.根据步骤B中建立的充填液压支架位态表征模型，通过步骤C中选取的表征参数，表示关键机构的运动轨迹方程，所述的关键机构为夯实机构和底卸式刮板输送机；然后进入步骤F；步骤F.根据步骤B中建立的充填液压支架位态表征模型，分析落料工序中落料干涉、落料工序中的碰撞干涉以及夯实工序中的碰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，张吉雄，黄鹏，孙忠良，李凤铭，宗庭成，崔鹏飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：