一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法技术

本发明专利技术提供了一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，涉及采矿机械设备自动化控制技术领域。该方法包括：建立推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程；在推移杆的中心点安装六轴姿态角度测量传感器并建立空间坐标系，确定各个方向的加速度和转动的角速度；分解推移杆的位移，并对加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分；计算确定经过的时间段后六轴姿态角度测量传感器的位置坐标。校检推移杆推移前后因位置偏差，在液压缸内部设置的位置传感器监测结果，根据校检结果进行液压缸的调直。该方法可以实现对推移油缸、推移杆、连接头和中部槽之间连接误差的精准控制，为液压支架的自动化控制提供感知方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法


[0001]本专利技术涉及采矿机械设备自动化控制
，尤其是一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法。

技术介绍

[0002]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，其中采煤设备为采煤机，工作面运输设备为刮板输送机，工作面顶板支护采用液压支架，顺槽装备带式输送机。综采工作面在推溜、移架过程中通过推移油缸和推移杆、连接头实现。其中推移油缸与推移杆、推移杆与连接头、连接头与中部槽存在较大连接误差，属于非理想合作连接关系。
[0003]现有技术中，通常是靠监测推移油缸行程控制中部槽推移位置来感知推移油缸的位置，现有的感知方式存再误差精准控制的问题。

技术实现思路

[0004]为了实现对推移油缸、推移杆、连接头和中部槽之间连接误差的精准控制，为液压支架的自动化控制提供精准的感知方法，本专利技术提供了一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，具体技术方案如下。
[0005]一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，包括：
[0006]S1.建立推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程；
[0007]S2.在推移杆的中心点安装六轴姿态角度测量传感器并建立空间坐标系；
[0008]S3.确定各个方向的加速度和转动的角速度；
[0009]S4.分解推移杆的位移，分别对X、Y、Z三个方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分；
[0010]S5.计算确定经过时间段后六轴姿态角度测量传感器的位置坐标，以及液压支架与推移千斤顶连接点、连接杆与刮板输送机连接点的坐标。
[0011]优选的是，对推移杆推移前后因位置偏差进行校检，在液压缸内部设置的位置传感器监测结果，根据校检结果进行液压缸的调直。
[0012]优选的是，液压支架与推移千斤顶连接点的固定位置为A点，连接杆与刮板输送机连接点的固定位置为C点；
[0013]根据几何结构关系建立关系式：
[0014][0015]其中，L0为推溜开始时的液压缸和活塞杆的长度总和，L1为推溜t后液压缸和活塞杆的长度的总和，t为时间段，h为液压千斤顶固定位置与水平面的高度差，X0为推移杆的长度，X1为推溜t后推移杆前端与开始推溜时末端的距离；
[0016]推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程为：
[0017][0018]ΔX为推移杆推溜后移动的距离，ΔL为活塞缸的位移变化量。
[0019]优选的是，所述六轴姿态角度测量传感器作为空间坐标系的原点，推移杆在推移时传感器以100hz的频率采样。
[0020]优选的是，在X轴方向上每隔0.01s得到一组数据，对X方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分，得到：
[0021][0022][0023]式中，a
x
为t＝n
×
0.01s的沿X轴方向的加速度，n为整数，ω
x
为t＝n
×
0.01s的沿X轴方向的角速度，ΔX
’
为t＝n
×
0.01s时推移杆沿X轴的位移，Δθ为t＝n
×
0.01s时推移杆沿X轴转动的角度。
[0024]优选的是，在Y轴方向上每隔0.01s得到一组数据，对Y方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分，得到：
[0025][0026][0027]式中，a
y
为t＝n
×
0.01s的沿Y轴方向的加速度，ω
y
为t＝n
×
0.01s的沿Y轴方向的角速度，ΔY
’
为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Y轴的位移，Δα为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Y轴转动的角度。
[0028]优选的是，在Z轴方向上每隔0.01s得到一组数据，对Z方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分，得到：
[0029][0030][0031]式中，a
z
为t＝n
×
0.01s的沿Z轴方向的加速度，ω
z
为t＝n
×
0.01s的沿Z轴方向的角速度，ΔZ
’
为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Z轴的位移，Δβ为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Z轴转动的角度。
[0032]还优选的是，确定t＝n
×
0.01s后六轴姿态角度测量传感器的位置坐标为(ΔX
’
，ΔY
’
，ΔZ
’
)，确定液压支架与推移千斤顶连接点A
′
的坐标为：
[0033](ΔX
‑
O`A`*cosΔβ*cosΔα、ΔY
‑
O`A`*sinΔβ*sinΔθ、ΔZ+O`A`*cosΔβ*sinΔα)确定连接杆与刮板输送机连接点C
′
的坐标为：(ΔX
‑
O`C`*cosΔβ*cos(∠A`O`C`
‑
Δα)、ΔY
‑
O`C`*sinΔβ*sinΔθ、ΔZ+O`C`*cosΔβ*sin(C`OA`
‑
Δα))。
[0034]还优选的是，通过传感器确定推移杆在t＝n
×
0.01s时沿X轴的实际前进量ΔX
S
，将t＝n
×
0.01s时活塞缸的位移变化量ΔL1，根据推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程计算确定到推移杆的理论前进量ΔX1为推移杆在t＝n
×
0.01s时沿X轴的理论前进量；
[0035]当ΔX1<ΔX
S
时，活塞缸未走完推溜行程，推移杆已经到达指定的推溜点；
[0036]当ΔX1＝ΔX
S
时，判断为正常推溜状态；
[0037]当ΔX1>ΔX
S
时，活塞缸在走完推溜行程后，推移杆无法到达指定推溜点。
[0038]当|ΔX1‑
ΔX
S
|<100mm时，通过控制器对稳定并降下活塞缸的运动速度，运动速度为0后再进行液压缸的调直；
[0039]当|ΔX1‑
ΔX
S
|>100mm时，液压缸正常推移。
[0040]还优选的是，液压支架的底座左右侧通过螺栓连接安装调直液压双向缸，在推移杆产生位移偏差时，时调节油缸的活塞位置，对推移杆进行调直；双向液压缸向内调直推移杆，向外调直液压支架的底座。
[0041]本专利技术提供的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，有益效果是，通过建立数学模型、确立坐标系能够对推溜和移架过程中推移油缸的位置进行精确的感知和描述，另外通过分析计算后，可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，包括：S1.建立推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程；S2.在推移杆的中心点安装六轴姿态角度测量传感器并建立空间坐标系；S3.确定各个方向的加速度和转动的角速度；S4.分解推移杆的位移，分别对X、Y、Z三个方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分；S5.计算确定经过时间段后六轴姿态角度测量传感器的位置坐标，以及液压支架与推移千斤顶连接点、连接杆与刮板输送机连接点的坐标。2.根据权利要求1所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，对推移杆推移前后因位置偏差进行校检，在液压缸内部设置的位置传感器监测结果，根据校检结果进行液压缸的调直。3.根据权利要求1或2所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，液压支架与推移千斤顶连接点的固定位置为A点，连接杆与刮板输送机连接点的固定位置为C点；根据几何结构关系建立关系式：其中，L0为推溜开始时的液压缸和活塞杆的长度总和，L1为推溜t后液压缸和活塞杆的长度的总和，t为时间段，h为液压千斤顶固定位置与水平面的高度差，X0为推移杆的长度，X1为推溜t后推移杆前端与开始推溜时末端的距离；推移杆推溜移动距离与活塞缸位移变化量的关系方程为：ΔX为推移杆推溜后移动的距离，ΔL为活塞缸的位移变化量。4.根据权利要求1或2所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，所述六轴姿态角度测量传感器作为空间坐标系的原点，推移杆在推移时传感器以100hz的频率采样。5.根据权利要求1或2所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，在X轴方向上每隔0.01s得到一组数据，对X方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分，得到：角速度进行定积分，得到：式中，a
x
为t＝n
×
0.01s的沿X轴方向的加速度，n为整数，ω
x
为t＝n
×
0.01s的沿X轴方向的角速度，ΔX
’
为t＝n
×
0.01s时推移杆沿X轴的位移，Δθ为t＝n
×
0.01s时推移杆沿X轴转动的角度。6.根据权利要求1或2所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，在Y轴方向上每隔0.01s得到一组数据，对Y方向的加速度进行二重定积分，对角速度进行定积分，得到：
式中，a
y
为t＝n
×
0.01s的沿Y轴方向的加速度，ω
y
为t＝n
×
0.01s的沿Y轴方向的角速度，ΔY
’
为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Y轴的位移，Δα为t＝n
×
0.01s时推移杆沿Y轴转动的角度。7.根据权利要求1或2所述的一种综采工作面液压支架推移油缸的位置精确感知方法，其特征在于，在Z轴方向上每...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云跃，田茂霖，张绍琦，宋维康，孟昭胜，胡雨龙，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：