一种液压支架高精度移架对齐定位控制方法，(1)将相邻两个液压支架相互接触，在移架过程中液压支架始终受到其邻架的位置约束；(2)在液压支架底座中设置位移传感器；(3)先以液压支架之间的相对位移为基础计算各台液压支架相较于首架的位置信息，并获取液压支架的实际排列轨迹；然后以最滞后的液压支架位置作为基准计算下次移架的理想轨迹以及各台液压支架需要补偿直线度的推移距离，最后结合预先设置的移架步距计算各台液压支架应推移距离并完成移架动作，在移架过程中实现液压支架的动态对齐。本发明专利技术使相邻两支架保持直接接触，并对液压支架对齐定位控制，避免了由于液压支架相互独立造成的移架方向角不一致问题。相互独立造成的移架方向角不一致问题。相互独立造成的移架方向角不一致问题。
【技术实现步骤摘要】
一种液压支架高精度移架对齐定位控制方法
[0001]本专利技术涉及一种用于综采工作面液压支架对齐定位的控制方法，以使各液压支架保持排列整齐，属于液压支架对齐控制
技术介绍
[0002]采煤机、液压支架和刮板输送机是综采工作面(煤矿井下装备综合机械化设备的回采工作面为综采工作面)的核心装备，合称“三机”，三机在运行过程相互配合，相互约束。液压支架作为综采工作面的主要支护装备，实现液压支架的快速跟机是实现综采工作面“无人化”和“智能化”的关键技术，综采工作面要求“三直一平”，即工作面煤壁直、刮板输送机直、液压支架直，这就要求液压支架在工作过程排列整齐并保证良好的直线度。
[0003]综采工作面布置有若干数量的液压支架，均与刮板输送机连接，但是相邻液压支架之间并不存在直接位置约束，相互独立，从而导致液压支架难以保持排列整齐。
[0004]综采工作面的工作过程中，液压支架通过推移机构对刮板输送机进行推镏，从而实现将刮板输送机向未开采煤壁方向进行推进，然后再以刮板输送机为基础完成液压支架的移架，移架和推镏的距离一般由推移油缸中的行程传感器数据为准。但是由于推移油缸的连接销轴和销控之间存在较大间隙，并且刮板输送机的中间槽的推移耳一般也为腰形孔，因此液压支架的实际推镏和移架距离与行程传感器数值偏差较大；尤其是当综采工作面的顶、底板条件发生变化时，会出现液压支架姿态控制困难，移架难以到位等问题。
[0005]现阶段控制液压支架直线度的方法主要有两种：
[0006]一种是通过采煤机定位技术获取采煤机运动轨迹，利用采煤机与刮板输送机的位置约束关系反演出刮板输送机的轨迹，再结合液压支架推移千斤顶中的位移传感器和调直算法，在“推镏”过程中对刮板输送机的直线度进行修正，然后再以推移油缸中的零位移为目标进行“移架”，从而实现液压支架的对齐。这种方案是以刮板输送机的轨迹作为绝对参考方向，理论上可实现液压支架的高精度对齐控制。但是该方案一方面要求采煤机定位精度高，因此成本比较高；另一方面液压支架推移千斤顶中的行程传感器并不能准确反应液压支架的位移情况，通过“移架”过程难以达到理想的对齐效果。
[0007]另一种是以液压支架为基准，利用安装在液压支架的位移传感器、激光阵列、惯性传感器、视觉传感器等传感元器件，获得相邻支架间的相对位置和姿态信息，在“拉架”过程中将相邻两支架对齐，从而控制液压支架群的直线度。但是由于传感器数量较多导致液压支架移动距离的累积测量误差，难以实现高精度的液压支架对齐控制；并且每个液压支架在工作过程中相对独立，缺少绝对的参考方向，从而导致各液压支架的方向角易出现较大偏差，液压支架的调直方向与回采巷道不正交。
[0008]CN115822664A(2022115730001)公开一种全数字液压支架电液控制系统，包括全数字电液控制器及与其互连的全数字驱动器、全数字压力传感器、全数字行程传感器、全数字红外接收器、全数字姿态传感器；全数字电液控制器负责向整个系统发送指令并对传感器采集到的数据进行分析运算，向液压支架发送动作指令，通过全数字驱动器接收信号并
控制相应电磁先导阀的开闭，实现液压支架的相应动作。该专利技术用于对液压支架进行数字化控制，但是并不能解决“移架”过程中难以到位的问题。
[0009]CN111489391A(202010137452X)公开一种基于激光点云的超前液压支架定位系统及方法，可以实现对超前液压支架在工作面超前巷道中的位置及与巷道两帮煤壁及设备的位置关系的全面监测。包括：行走超前液压支架、三维激光扫描仪、红外摄像仪及超前定位控制器，所述三维激光扫描仪及所述红外摄像仪分别与所述超前定位控制器通信连接；所述超前定位控制器安装于所述端头液压支架上，用于接收所述三维激光扫描仪获取的点云数据与红外摄像仪获取的实景图像信息，基于所述实景图像信息对所述点云数据进行过滤，根据过滤后的点云数据确定当前超前液压支架的位置。该专利技术仅对综采工作面超前巷道中关键设备的工作状态监测，并不能解决“移架”过程中难以到位的问题。
[0010]CN105000328A(2015103790251)公开了一种综采工作面刮板输送机机身自动调直装置及方法，该装置包括弹性杆和相对位姿测量装置，弹性杆设置在任意相邻两个液压支架之间，弹性杆与液压支架之间设有角度传感器，相对位姿测量装置包括弹性连接器，弹性连接器设置在任意相邻两个中部槽之间，弹性连接器设有具有温度补偿作用的应变传感器，角度传感器和应变传感器通过通讯线路与信号处理系统连接，信号处理系统通过数据传输模块实现与电液控制系统的通信，电液控制系统连接液压支架。该方法以电液控制系统所接收电压信号作为判断依据，依实际工况分别对液压支架和刮板输送机实施相应动作，实现液压支架定位和刮板输送机中部槽的调直控制。该专利技术仅对刮板输送机机身自动调直，虽然在弹性杆与液压支架之间设有角度传感器，但是并不能解决“移架”过程中难以到位的问题。
技术实现思路
[0011]为了解决现有液压支架对齐定位技术存在的局限性，本专利技术提出一种液压支架高精度移架对齐定位控制方法，使相邻两支架存在绝对位置约束，避免由于液压支架相互独立造成的移架方向角不一致问题。
[0012]本专利技术的液压支架高精度移架对齐定位控制方法，采用以下方案：
[0013](1)将相邻两个液压支架相互接触，在移架过程中液压支架始终受到其邻架的位置约束，从而保证各液压支架移动过程中均与首台液压支架的方向角保持一致，限制液压支架的横向位移；
[0014](2)在液压支架底座中设置位移传感器，用以测量移架过程中与相邻液压支架的相对位移；
[0015](3)移架时，先以液压支架之间的相对位移为基础计算各台液压支架相较于首架(第一液压支架)的位置信息，并获取液压支架的实际排列轨迹；然后以最滞后的液压支架位置作为基准计算下次移架的理想轨迹以及各台液压支架需要补偿直线度的推移距离，最后结合预先设置的移架步距计算各台液压支架应推移距离并完成移架动作，在移架过程中实现液压支架的动态对齐。
[0016]所述相邻两个液压支架相互接触，是在液压支架底座的一侧安装有齿条，另一侧安装有齿轮，在移架过程中，一个液压支架(本架)上的齿轮或齿条与其相邻液压支架(邻架)上的齿条或齿轮相互啮合，这样可以减少移架过程中对液压支架底座的磨损。
[0017]所述位移传感器为轴编码器，设置在液压支架底座的齿轮中，用以测量移架过程中齿轮转动的角速度，根据齿轮节圆周长，计算出移架过程中与相邻支架的相对位移。由于齿轮是直接安装在液压支架底座上，因此轴编码器测量的液压支架移动行程更为准确。
[0018]所述轴编码器计算出的液压支架的移架位移为：
[0019][0020]式中，s为液压支架的移动距离，ω为轴编码器输出的齿轮转速，a为齿轮和齿条啮合时的节圆周长，t0为液压支架的移架时间。
[0021]本专利技术对液压支架底座进行了改进，使相邻两支架保持直接接触，避免由于液压支架相互独立造成的移架方向角不一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液压支架高精度移架对齐定位控制方法，其特征是：(1)将相邻两个液压支架相互接触，在移架过程中液压支架始终受到其邻架的位置约束，从而保证各液压支架移动过程中均与首台液压支架的方向角保持一致，限制液压支架的横向位移；(2)在液压支架底座中设置位移传感器，用以测量移架过程中与相邻液压支架的相对位移；(3)移架时，先以液压支架之间的相对位移为基础计算各台液压支架相较于首架的位置信息，并获取液压支架的实际排列轨迹；然后以最滞后的液压支架位置作为基准计算下次移架的理想轨迹以及各台液压支架需要补偿直线度的推移距离，最后结合预先设置的移架步距计算各台液压支架应推移距离并完成移架动作，在移架过程中实现液压支架的动态对齐。2.根据权利要求1所述的液压支架高精...
【专利技术属性】
技术研发人员：王增才，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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