【技术实现步骤摘要】
本申请涉及采煤机控制，特别涉及一种用于采煤机行走部的液压控制系统及其工作方法。
技术介绍
1、现有的采煤机行走部控制系统在行走轮与销轨的啮合方面存在较多限制，通常依赖于机械驱动和简单的液压调节，这种方法对复杂工况的适应性较差，导致系统在高负载环境下可能出现啮合不同步、啮合不牢固等问题。
2、具体表现为，当行走轮与销轨不能同步啮合时，容易发生行走部件相对滑动，导致采煤机行走系统的磨损加剧，降低了设备的使用寿命和可靠性。
3、为了避免这些问题，采煤设备制造商和研究机构致力于开发更为智能化的液压控制系统，以保证采煤机行走部与销轨在各种工况下均能实现稳定同步的快速啮合。在当前的研究中，液压控制系统因其响应快、推力大和控制精度高，成为采煤机行走部控制领域的重要方向。双作用液压缸与电液比例控制阀的结合使得液压系统能够根据反馈信号自动调节行走部件的位置和摆动角度，从而实现行走轮与销轨的精准同步。这种控制系统的关键在于，利用传感器实时监控压力、速度、位移等参数，基于闭环控制模式智能调节液压缸的输出，以应对复杂矿井中的动态负载需求。然而，现有的液压控制系统在锁紧和闭环控制上仍存在不足，尤其是在行走轮与销轨啮合后防止相对滑动的设计尚不完善，造成啮合后容易发生松动，增加了系统维护的难度。
4、与此同时，随着采煤机设备智能化程度的提升，模糊pid等自适应控制算法逐渐引入液压控制系统中。模糊pid控制技术具有强鲁棒性和自适应性，通过对控制器参数的实时调节，能够有效应对矿井环境中的参数波动，进一步提升了行走部啮合的精度。
5、因此，开发一种集成液压系统、模糊pid控制、锁紧回路和多传感器闭环反馈的综合控制方案，已成为当前采煤设备控制领域的技术趋势。
技术实现思路
1、本申请各示例性实施例提供一种用于采煤机行走部的液压控制系统及其工作方法，以至少具有能够提高采煤机行走轮与销轨之间的快速精准啮合效率的技术效果。
2、本申请各示例性实施例提供一种用于采煤机行走部的液压控制系统，包括采煤机机身、液压控制部、销轨、行走部、行走轮、双作用液压缸、牵引电机、模糊pid控制器、变频器；所述双作用液压缸设置于所述采煤机机架与所述行走部之间，所述行走部铰接于所述采煤机机架，所述牵引电机连接电流传感器，速度传感器连接所述双作用液压缸的活塞杆；所述液压控制部，配置为在采煤机启动工作时使用双作用液压缸施加作用力作用于行走部，行走部铰接于采煤机机架且导向滑靴与销轨不直接接触，行走部受力产生微小角度摆动带动行走轮与销轨实现快速啮合，速度传感器检测活塞运动速度并发出速度信号差，所述电流传感器，配置为采集两侧牵引电机电流波动信号差，该电流信号差与速度信号差一同经过处理后发送模糊推理pid控制器；所述模糊推理pid控制器，配置为调整双作用液压缸运动完成同步快速啮合，所述变频器调整两侧的所述牵引电机转速直至完成两个行走轮同步快速啮合。
3、作为优选，所述液压控制部包括快速啮合液压控制回路以及同步啮合液压控制回路；其中，所述快速啮合液压控制回路包括，油箱、过滤器、马达、变量泵、溢流阀、电液伺服阀、单向阀、双作用液压缸、速度传感器、模糊pid控制器、指令速度信号发生器、比较器；所述快速啮合回路采用有两个液控单向阀所组成的锁紧回路实现，所述液控单向阀可以实现活塞杆在油缸内任意位置的锁紧，所述电液伺服阀采用三位四通电液伺服阀，中位机能采用y型，当其位于中位后，油口直通油箱，油缸左右油路被锁紧回路中的单向阀封死，活塞杆停止运动并锁紧；当其位于左位时，压力油通过单向阀进入油缸无杆腔，推动活塞杆右移，完成行走轮与销轨啮合工作，行走轮与销轨啮合后不发生相对移动，所述速度传感器检测活塞运动速度并发出信号，所述指令速度信号发生器发出给定速度信号，该信号与速度传感器检测的速度信号一同进入比较器运算后发送速度信号差进入比例放大器，所述比例放大器将速度信号差与电流信号差处理变换成统一信号，该统一信号作为模糊pid控制器输入，所述模糊pid控制器调整电液伺服阀工作状态完成快速啮合。
4、作为优选，所述同步啮合液压控制回路包括，行走轮快速啮合回路、牵引电机、电流传感器、变频器、模糊pid控制器，比较器；所述电流传感器实时监测两个牵引电机电流波动，判断行走轮与销轨是否成功同步啮合，若电流波动过大或出现异常波动，系统判定两侧行走轮未与同步销轨，此时两侧电流传感器检测电流信号差，此电流信号差与速度信号差一同作为模糊pid控制器输入，模糊pid控制器通过控制电液伺服阀的开口大小和方向，输出相应的压力油，驱动油缸中的活塞运动，进而带动行走部实现同步快速啮合。
5、作为优选，液压控制部的所述各部分组成闭环控制回路，所述速度传感器检测活塞运动速度，并将速度信号送入比较器1；所述指令速度发生器发出给定信号，在比较器1中与速度信号进行比较运算后发送进比较器3；所述电流传感器检测因未同步啮合导致牵引电机中的电流波动信号并在比较器2中计算电流信号差，所述比较器2并将电流波动信号差送入比较器3；所述比较器3将输入的速度信号差和电流信号差一同发送比例放大器，所述比例放大器将输入信号变换成统一信号并放大后发送模糊pid控制器，该统一信号作为控制器输入，所述模糊pid控制器通过调整电液伺服阀工作状态以及输出液压油驱动油缸中的活塞运动并作用于行走部，行走部受力产生微小摆动带动行走轮与销轨实现快速啮合，直至完成两侧行走部的同步啮合。
6、作为优选，所述速度传感器的输出量作为反馈信号输入比较器于指定信号比较，经控制器处理后送入放大器调节流量控制阀工作状态，调节回路流量、压力和方向；所述电流传感器输出作为反馈信号送入变频器，调节电机转速，当两侧行走部未同步啮合，所述变频器调节两侧牵引电机转速，提高未啮合电机转速，降低啮合侧电机转速，直至完成同步快速啮合。
7、作为优选，所述模糊推理pid控制器采用模糊推理pid调节，当偏差较大时，尽快消除误差；当偏差较小时，收缩论域，相对增加模糊控制规则，抑制超调和振荡；利用模糊逻辑并根据模糊规则实时整定pid的参数kp、ki和kd，所述模糊pid的建立包括，模糊化、确定模糊规则和解模糊；控制器输入统一信号再根据模糊推理规则模糊推理，最后对其解模糊，输出pid控制参数，调整电磁换向阀工作状态，变送器接受反馈信号调整控制参数，所述各部分组成闭环控制回路；其中，定义ke为控制器误差的增益，kec为误差；变化率的增益，de/dt为误差对时间的导数；kp,ki,kd由ke、kec两个变量控制，模糊控制部分通过不断更新迭代ke，kec这2个变量，其中kp,ki,kd分别为微分系数、比例系数和积分系数。
8、作为优选，所述模糊推理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，包括：采煤机机身、液压控制部、销轨、行走部、行走轮、双作用液压缸、牵引电机、模糊PID控制器、变频器；
2.根据权利要求1所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制部包括快速啮合液压控制回路以及同步啮合液压控制回路；其中，
3.根据权利要求2所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述同步啮合液压控制回路包括，行走轮快速啮合回路、牵引电机、电流传感器、变频器、模糊PID控制器，比较器；
4.根据权利要求3所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，液压控制部的所述各部分组成闭环控制回路，所述速度传感器检测活塞运动速度，并将速度信号送入比较器1；所述指令速度发生器发出给定信号，在比较器1中与速度信号进行比较运算后发送进比较器3；所述电流传感器检测因未同步啮合导致牵引电机中的电流波动信号并在比较器2中计算电流信号差，所述比较器2并将电流波动信号差送入比较器3；所述比较器3将输入的速度信号差和电流信号差一同发送比例放大器，所述比例放大器将输入信号变换成统一信号并放
5.根据权利要求4所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述速度传感器的输出量作为反馈信号输入比较器于指定信号比较，经控制器处理后送入放大器调节流量控制阀工作状态，调节回路流量、压力和方向；
6.根据权利要求5所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述模糊推理PID控制器采用模糊推理PID调节，当偏差较大时，尽快消除误差；当偏差较小时，收缩论域，相对增加模糊控制规则，抑制超调和振荡；利用模糊逻辑并根据模糊规则实时整定PID的参数Kp、Ki和Kd，所述模糊PID的建立包括，模糊化、确定模糊规则和解模糊；控制器输入统一信号再根据模糊推理规则模糊推理，最后对其解模糊，输出PID控制参数，调整电磁换向阀工作状态，变送器接受反馈信号调整控制参数，所述各部分组成闭环控制回路；
7.根据权利要求6所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述模糊推理PID调节包括：
8.根据权利要求5所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述指令器为斜坡信号发生器，所述指令器发出一个缓慢上升或下降的阶跃信号，所述阶跃信号与所述速度传感器的反馈动态调整，使得行走部逐渐摆动，逐步接近销轨，直至行走轮与销轨柔和接触。
9.根据权利要求5所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述速度传感器和所述电流传感器采用非接触型不直接与所测元件接触。
10.一种工作方法，应用于权利要求1至9中任一项所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，包括：采煤机机身、液压控制部、销轨、行走部、行走轮、双作用液压缸、牵引电机、模糊pid控制器、变频器；
2.根据权利要求1所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制部包括快速啮合液压控制回路以及同步啮合液压控制回路；其中，
3.根据权利要求2所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，所述同步啮合液压控制回路包括，行走轮快速啮合回路、牵引电机、电流传感器、变频器、模糊pid控制器，比较器；
4.根据权利要求3所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，其特征在于，液压控制部的所述各部分组成闭环控制回路，所述速度传感器检测活塞运动速度，并将速度信号送入比较器1；所述指令速度发生器发出给定信号，在比较器1中与速度信号进行比较运算后发送进比较器3；所述电流传感器检测因未同步啮合导致牵引电机中的电流波动信号并在比较器2中计算电流信号差，所述比较器2并将电流波动信号差送入比较器3；所述比较器3将输入的速度信号差和电流信号差一同发送比例放大器，所述比例放大器将输入信号变换成统一信号并放大后发送模糊pid控制器，该统一信号作为控制器输入，所述模糊pid控制器通过调整电液伺服阀工作状态以及输出液压油驱动油缸中的活塞运动并作用于行走部，行走部受力产生微小摆动带动行走轮与销轨实现快速啮合，直至完成两侧行走部的同步啮合。
5.根据权利要求4所述的用于采煤机行走部的液压控制系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：江红祥，朱真才，王泳凯，刘送永，程敬义，胡成杰，杨华瑞，吴梓健，包文杰，赵慧贺，张晓迪，张泽辉，裴晓东，王东海，刘相尧，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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