【技术实现步骤摘要】
本申请涉及掘进设备控制，特别是涉及一种掘进装备交叉式作业平台同步控制系统及方法。
技术介绍
1、随着采掘技术的不断发展，一些掘进装备会采用钻锚与掘进一体化结构，钻锚交叉式作业平台安装在掘进装备上，采用全液压驱动，与掘进配合工作，有效提高了采掘效率。交叉式作业平台通常采用多电磁阀驱动油缸升降来进行锚护作业，升降过程中由于对电磁阀的控制精度不够，导致油缸动作不同步，作业平台动作稳定性差，严重时会对掘进装备造成机械损坏。
2、现有交叉式作业平台，油缸启停过程中冲击力大，影响机械寿命，且多电磁阀控制方法通常为主从控制，从电磁阀跟随主电磁阀，响应速度慢，同步性差。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种掘进装备交叉式作业平台同步控制系统及方法，能够减小油缸启停过程冲击力，延长机械寿命，同时提高了响应速度，实现交叉式作业平台的同步控制。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统用于控制掘进装备交叉式作业平台，所述掘进装备交叉式作业平台包括：液压模块、流量控制模块和位置采集模块；所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统包括：同步控制模块；
4、所述同步控制模块分别与所述流量控制模块以及所述位置采集模块连接；所述流量控制模块包括：多个电磁阀；所述液压模块包括：多个油缸；一个所述电磁阀对应连接一个所述油缸；
5、所述同步控制模块用于：
6、获取目标工况的工况数据；所述工况数据包括：交叉式作业平台负载参数、交叉式作业平台自身重力参数、液压模块油温参数和液压模块响应速度参数；
7、根据目标工况的工况数据和启动参量经验模型确定目标工况下各个电磁阀的启动参量；其中，所述启动参量经验模型是根据经验数据库建立的；所述经验数据库是通过人工对所述交叉式作业平台进行不同工况下的测试操作确定的；所述经验数据库包括：不同工况下的工况数据和对应的各个电磁阀启动参量；
8、将目标工况下各个电磁阀的启动参量作为初始值输入控制信号特性曲线中，确定目标工况下各个电磁阀在动作时间段的开度控制信号；所述控制信号特性曲线表示不同动作时间电磁阀的开度控制信号的变化关系；
9、根据目标工况下各个电磁阀在动作时间段的开度控制信号，确定目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息；
10、根据目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息、所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息以及各所述油缸与相邻油缸的动作偏差，采用pid控制方法调节各个所述电磁阀的开关状态，实现对各所述油缸升降动作的同步控制。
11、可选地，在根据目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息、所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息以及各所述油缸与相邻油缸的动作偏差，采用pid控制方法调节各个所述电磁阀的开关状态，实现对各所述油缸升降动作的同步控制方面，所述同步控制模块具体用于：
12、对于动作时间段内的任一动作时刻，获取所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息；
13、根据各所述油缸的实时位置信息和对应的目标位置信息计算油缸自体调节量；
14、根据各所述油缸的位置信息采用交叉耦合比的方式，确定各所述油缸与相邻油缸的动作偏差；
15、根据所述动作偏差确定油缸耦合调节量，根据所述油缸自体调节量和所述油缸耦合调节量控制各个所述电磁阀的开关状态，实现当前动作时刻对各所述油缸升降动作的同步控制。
16、可选地，所述同步控制模块还用于确定控制信号特性曲线；
17、在确定控制信号特性曲线方面，所述同步控制模块具体用于：
18、根据第一临界时刻和第二临界时刻确定将油缸的动作时间段划分为油缸启动缓冲时间段、油缸平稳动作时间段和油缸停止缓冲时间段；所述第一临界时刻为所述油缸达到最大速度的时刻，所述第二临界时刻为所述油缸匀速达到距离极限位置为设定位置的时刻；所述设定位置为与极限位置的距离为设定值的位置；
19、确定所述油缸启动缓冲时间段、所述油缸平稳动作时间段和所述油缸停止缓冲时间段内电磁阀的开度控制信号的变化关系；
20、根据所述不同时间段内电磁阀的开度控制信号的变化关系确定控制信号特性曲线。
21、可选地，所述控制信号特性曲线的表达式为：
22、
23、其中，it为动作时间t的开度控制信号，imin为电磁阀的启动参量，imax为电磁阀阀芯开度最大时的开度控制信号，t1第一临界时刻，t2为第二临界时刻，t3为油缸停止时刻。
24、可选地，所述油缸自体调节量的计算公式为：
25、
26、其中，ipid_self表示油缸自体调节量，i表示第i个采样周期，k表示在动作时间t内进行的采样周期数，kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，eself(k)为第k个采样周期时油缸的实时位置和对应的目标位置之间的位移差，为所述油缸自体在i个采样周期内所述油缸的实时位置和对应的目标位置的累计位移差，eself(k-1)为第k-1个采样周期所述油缸的实时位置和对应的目标位置之间的位移差。
27、可选地，所述油缸耦合调节量的计算公式为：
28、
29、其中，ipid_cross表示油缸耦合调节量，i表示第i个采样周期，k表示在动作时间t内进行的采样周期数，kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，e(k)为第k个采样周期时油缸自体与相邻油缸的位移差，为油缸自体与相邻油缸在i个采样周期内的累计位移差，e(k-1)为第k-1个采样周期油缸自体与相邻油缸的位移差。
30、第二方面，本申请提供了一种掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制方法用于上述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，包括：
31、获取目标工况的工况数据；所述工况数据包括：交叉式作业平台负载参数、交叉式作业平台自身重力参数、液压模块油温参数和液压模块响应速度参数；
32、根据目标工况的工况数据和启动参量经验模型确定目标工况下各个电磁阀的启动参量；其中，所述启动参量经验模型是根据经验数据库建立的；所述经验数据库是通过人工对所述交叉式作业平台进行不同工况下的测试操作确定的；所述经验数据库包括：不同工况下的工况数据和对应的各个电磁阀启动参量；
33、将目标工况下各个电磁阀的启动参量作为初始值输入控制信号特性曲线中，确定目标工况下各个电磁阀在动作时间段的开度控制信号；所述控制信号特性曲线表示不同动作时间电磁阀的开度控制信号的变化关系；
34、根据目标工况下各个电磁阀在动作时间段的开度控制信号，确定目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息；
35、根据目标工况下各本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统用于控制掘进装备交叉式作业平台，所述掘进装备交叉式作业平台包括：液压模块、流量控制模块和位置采集模块；所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统包括：同步控制模块；
2.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，在根据目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息、所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息以及各所述油缸与相邻油缸的动作偏差，采用PID控制方法调节各个所述电磁阀的开关状态，实现对各所述油缸升降动作的同步控制方面，所述同步控制模块具体用于：
3.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述同步控制模块还用于确定控制信号特性曲线；
4.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述控制信号特性曲线的表达式为：
5.根据权利要求2所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述油缸自体调节量的计算公式为：
6.根据权利要求2所述的
7.一种掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，其特征在于，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制方法用于权利要求1-6中任意一项所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制方法包括：
8.根据权利要求7所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，其特征在于，根据目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息、所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息以及各所述油缸与相邻油缸的动作偏差，采用PID控制方法调节各个所述电磁阀的开关状态，实现对各所述油缸升降动作的同步控制，具体包括：
9.根据权利要求7所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，其特征在于，控制信号特性曲线的确定方法，具体包括：
10.根据权利要求7所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制方法，其特征在于，所述控制信号特性曲线的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统用于控制掘进装备交叉式作业平台，所述掘进装备交叉式作业平台包括：液压模块、流量控制模块和位置采集模块；所述掘进装备交叉式作业平台同步控制系统包括：同步控制模块；
2.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，在根据目标工况下各个油缸在动作时间段内的目标位置信息、所述位置采集模块检测的各所述油缸的实时位置信息以及各所述油缸与相邻油缸的动作偏差，采用pid控制方法调节各个所述电磁阀的开关状态，实现对各所述油缸升降动作的同步控制方面，所述同步控制模块具体用于：
3.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述同步控制模块还用于确定控制信号特性曲线；
4.根据权利要求1所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所述控制信号特性曲线的表达式为：
5.根据权利要求2所述的掘进装备交叉式作业平台同步控制系统，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯化，杨勇，金雪琪，胡文芳，高旭彬，赵旭，高鹏，焦晓峰，靳明智，郝亚明，晓亚迪，夏长春，虞飞，于建华，任少春，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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