【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能控制，特别涉及智能化采煤机控制方法及系统。
技术介绍
1、在现代煤矿开采中，液压支架是确保煤矿安全高效生产的重要设备之一。液压支架的主要功能是支撑煤层和顶板，防止塌方和坍塌，从而保障采煤工作的顺利进行。随着煤矿开采向智能化和自动化方向的发展，液压支架的控制技术也在不断进步。目前，液压支架的控制主要依赖于液压系统，通过调节液压油的压力、流量和温度来实现对支架的控制。然而，传统的控制方法在复杂多变的工作环境中面临诸多挑战，存在诸多问题亟待解决。
2、现有技术中，液压支架的控制通常采用简单的反馈控制系统。这种系统通过传感器实时监测液压油的压力、流量和温度，并将这些数据反馈给控制系统，控制系统再根据预设的控制策略调节液压油的工作参数。然而，这种简单的反馈控制在实际应用中存在诸多不足。首先，反馈控制系统对环境变化和突发状况的响应速度较慢，容易导致系统滞后。尤其是在煤矿开采过程中，顶板压力变化频繁，采煤机的工作状态也会不断变化，传统的反馈控制难以实时响应这些变化，导致支架的支撑效果不理想，存在安全隐患。
3、其次，现有的液压支架控制系统缺乏智能化处理能力，无法根据实际情况进行自主调整。大多数系统依赖于预设的控制策略，这些策略通常是基于经验和实验数据得出的，缺乏对复杂工况的全面考虑。例如，液压油的温度受环境温度、液压油流量和工作压力等多种因素的影响，而传统控制系统往往只考虑其中的一部分因素，导致温度控制不准确。此外，液压支架在工作过程中会受到震动、冲击和磨损等多种干扰，现有技术难以有效地处理这些干扰，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供智能化采煤机控制方法及系统，实现了对液压支架工作参数的精准控制和优化。通过卡尔曼滤波和贝叶斯方法的结合，系统能够实时响应工况变化，进行动态调整，确保采煤过程的高效、安全运行。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供智能化采煤机控制方法，所述方法包括：
3、步骤1：设定采煤机在一个时间周期的液压支架的工作压力函数、流量函数和液压油函数；基于工作压力函数、流量函数和液压油函数，在初始时刻，得到初始工作压力、初始流量和液压油温度；基于初始工作压力、初始流量和初始液压油温度，生成液压支架的初始状态向量和初始协方差矩阵；
4、步骤2：构建改进的卡尔曼滤波模型，使用改进的卡尔曼滤波模型，根据初始状态向量和初始协方差矩阵，预测后续时刻的状态向量和后续时刻的协方差矩阵，并计算卡尔曼增益；
5、步骤3：选取一个目标时刻，以目标时刻为基准时刻，以基准时刻的后一时刻为更新时刻；根据每一时刻的状态向量，得到状态向量的先验分布，利用贝叶斯方法，在更新时刻，更新状态向量的后验分布；从更新后的状态向量的后验分布中，得到更新后的液压油温度的后验分布、更新后的流量的后验分布和更新后的工作压力的后验分布；
6、步骤4：根据更新后的液压油温度的后验分布、更新后的流量的后验分布和更新后的工作压力的后验分布，调整更新时刻的液压支架的工作压力、流量和温度。
7、进一步的，步骤1中，设定初始工作压力为、初始流量为和初始液压油温度为；生成液压支架的初始状态向量使用如下公式进行表示：
8、；
9、其中，、和分别是工作压力、流量和液压油温度的波动项，均通过高斯分布模拟；、和分别是工作压力、流量和液压油温度的标称值。
10、进一步的，步骤1中，初始协方差矩阵使用如下公式进行表示：
11、；
12、其中，、和分别是工作压力、流量和液压油温度在一个时间周期的标准差；、和分别是工作压力和流量、工作压力和液压油温度、流量和液压油温度之间的皮尔逊相关系数；和分别是环境噪声在一个时间周期的标准差和均值。
13、进一步的，步骤1中，工作压力函数使用如下公式进行表示：
14、；
15、其中，负载重量；a表示液压缸的受力面积；表示液压缸的活塞位置相对于其极限位置的偏移量；为对应的设定的标称值；为设定的噪声修正系数；为设定的周期调整系数；为一个时间周期的周期长度；为时间变量。
16、进一步的，步骤1中，流量函数使用如下公式进行表示：
17、；
18、其中，为液压油体积；为最大流量系数；为流量系数；为设定的流量修正系数；液压油温度函数使用如下公式进行表示：
19、；
20、其中，为环境温度；为热阻；为热阻标称值；为温升，液压油在运行过程中由于能量损耗而导致的温度上升；为热阻修正系数。
21、进一步的，步骤2中构建改进的卡尔曼滤波模型使用如下公式，预测后续时刻的状态向量：
22、；
23、其中，为根据时刻的状态向量预测得到的第时刻的状态向量；为状态转移矩阵；为控制矩阵；为时刻的控制向量；是过程噪声向量的非线性函数；使用如下公式，预测后续时刻的协方差矩阵：
24、；
25、其中，是过程噪声协方差矩阵；是过程噪声向量的非线性项；为根据时刻的协方差矩阵预测得到的第时刻的协方差矩阵；为向量或矩阵的转置运算；使用如下公式计算预测得到的第时刻的卡尔曼增益：
26、；
27、其中，是观测矩阵；是测量噪声协方差矩阵。
28、进一步的，状态转移矩阵使用如下公式进行表示：
29、；
30、其中，为转移频率；为时间步长；控制矩阵使用如下公式进行表示：
31、。
32、进一步的，步骤3具体包括：设定目标时刻作为基准时刻；设定更新时刻为；根据卡尔曼滤波预测的状态向量和协方差矩阵，得到状态向量的先验分布；利用贝叶斯方法在更新时刻更新状态向量的后验分布；从更新后的状态向量的后验分布中，得到更新后的液压油温度、流量和工作压力的后验分布；其中，先验分布表示在没有观测数据时，根据模型预测的状态分布：
33、；
34、通过如下公式，根据观测数据更新状态向量的后验分布；表示从初始时刻到当前时刻所获得的观测数据集合；
35、；
36、其中，是观测数据的似然函数；是观测数据的边缘分布；状态向量的后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.智能化采煤机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，设定初始工作压力为、初始流量为和初始液压油温度为；生成液压支架的初始状态向量使用如下公式进行表示：
3.如权利要求2所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，初始协方差矩阵使用如下公式进行表示：
4.如权利要求3所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，工作压力函数使用如下公式进行表示：
5.如权利要求4所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，流量函数使用如下公式进行表示：
6.如权利要求4所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤2中构建改进的卡尔曼滤波模型使用如下公式，预测后续时刻的状态向量：
7.如权利要求6所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，状态转移矩阵使用如下公式进行表示：
8.如权利要求6所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤3具体包括：设定目标时刻作为基准时刻；设定更新时刻为；根据卡尔曼滤波预测的状态向量和协方差矩阵，得到状态向
9.如权利要求8所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤4具体包括：根据更新后的均值，计算每个参数的调整值：
10.智能化采煤机控制系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.智能化采煤机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，设定初始工作压力为、初始流量为和初始液压油温度为；生成液压支架的初始状态向量使用如下公式进行表示：
3.如权利要求2所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，初始协方差矩阵使用如下公式进行表示：
4.如权利要求3所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，工作压力函数使用如下公式进行表示：
5.如权利要求4所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤1中，流量函数使用如下公式进行表示：
6.如权利要求4所述的智能化采煤机控制方法，其特征在于，步骤2中构建改进的卡尔曼滤波模型使用如下公式，预测后续时...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁希阳，吴敬建，屈庆龙，李霄，夏亮亮，王超，李目远，董智贤，
申请(专利权)人：山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。