一种采煤机滚筒自动调高的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种采煤机滚筒自动调高的控制方法，包括模糊控制器、数据采集装置、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁比例阀，第一压力传感器设置在采煤机调高油缸无杆腔管路接头上，第二压力传感器设置在采煤机调高油缸有杆腔管路接头上，电磁比例阀设置在采煤机调高液压回路上；第一压力传感器和第二压力传感器均与所述的数据采集装置连接，数据采集装置与模糊控制器连接，模糊控制器与电磁比例阀连接。该控制方法采用模糊控制规则进行采煤机滚筒自动调高的控制，解决了采煤机调高系统的非线性特性、不易获得其精确数学模型的难题，该控制方法具有设置简单、操作容易等优点，且作用明显、效果可靠稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于矿井采煤设备

技术介绍
采煤机是综合机械化采煤工作面的主要设备之一，采煤机的自动化是整个工作面 自动化的中心环节，而滚筒高度的自动调节是实现采煤机自动化的一个主要方面。在采煤 机滚筒高度调节控制方面，除国内外少数先进采煤机厂家采用记忆智能程控进行滚筒高度 控制外，大部分是人工控制调高，即操作工人靠个人视力观察并结合截割噪音来判断采煤 机滚筒是在割煤还是割岩，以便调节滚筒的高度。然而采煤机在割煤过程中，大量煤岩粉尘 的产生，使工作面能见度降低，同时机器噪音很大，致使操作工人难以准确及时判断采煤机 的截割状态，很难及时作出合理的操作。尤其在薄煤层工作面，作业条件差，作业空间小，工 人行走不便，使得操作人员难以及时调节滚筒的高度。为了提高采煤机的智能化，将工人从 恶劣的工作环境和繁重的体力劳动中解放出来，需要对采煤机进行改进使其滚筒能够自动 调节。 中国专利文献CN103216233A公开了一种薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的 方法，该方法利用在截割电动机上安装电流传感器，带采煤机截割电动机先割一刀作为示 范刀，记录其中割到煤层与岩层后各自的电流值情况，此电流值作为煤层与岩层电流限值； 采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，采煤机后滚筒自动向下摆，通过检测电流的波动范围， 识别煤岩层，以煤与岩层不同的电流限值自动调整采高；根据示范刀割煤过程中记录下来 的采煤机截割煤岩时的电流数据作为标准值来进行判断。在识别煤岩界面的情况下，采煤 机可以根据煤厚自动调整采高，提高采出率。该方法根据示范刀工作时电流信号的反馈进 行煤岩的判断，判断是否割到岩层，从而确定煤岩界面及自动调整采高。但该方法在井下复 杂的作业环境下，其自动调整采高的精度不能够实现较为精准的控制。 中国专利文献CN102852521A公开了 一种基于图像识别的采煤机滚筒自动调高 方法，该方法采用数字相机等时间间隔同时获取采煤机滚筒截割过的煤壁，滚筒正下方空 中落煤和刮板机中部槽上煤堆的图像，应用图像识别技术分析技术每幅图像中煤的成分占 比，以3幅图像煤成分占比的平均值和平均值增量作为输入量，以滚筒高度调节量作为输 出量进行模糊控制，实现采煤机滚筒高度的自动调节。该方法需要理由数字相机等辅助工 具，但是在矿井下作业，会有大量灰尘，工作环境相当恶劣，会影响数字相机的工作，很容易 造成滚筒调高的不准确，其精度无法保证。 因此，亟需设计一种不受外界环境影响、数据反馈相对准确、感应相对灵敏的采煤 机滚筒自动调高的控制方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供。 本专利技术的技术方案如下： -种采煤机滚筒自动调高的控制方法，该控制方法包括由模糊控制器、数据采集 装置、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁比例阀组成的控制系统，其中，所述第一压 力传感器设置在采煤机调高油缸无杆腔管路接头上，所述第二压力传感器设置在采煤机调 高油缸有杆腔管路接头上，所述电磁比例阀设置在采煤机调高液压回路上；所述第一压力 传感器和第二压力传感器均与所述的数据采集装置连接，所述数据采集装置与模糊控制器 连接，所述模糊控制器与电磁比例阀连接；该控制方法包括信号采集、数据处理、模糊运算 和指令输出，其中， (1)信号采集：所述第一压力传感器和第二压力传感器分别测量调高油缸无杆腔 和调高油缸有杆腔的压力信号并将压力信号传输给数据采集装置，所述数据采集装置对压 力信号进行滤波处理后得到压力原始数据，并将压力原始数据传输给模糊控制器； (2)数据处理：所述模糊控制器内部的数据处理程序根据接收到的压力原始数据 计算出调高油缸的负载压力和负载压力变化率； (3)模糊运算：所述模糊控制器对步骤（2)中计算出的负载压力和负载压力变化 率进行模糊化处理，在其对应的模糊子集上由隶属度函数计算出隶属度值作为其对应的模 糊化值，然后根据模糊规则表中的模糊规则分别计算每条规则结论的适配度：取每条模糊 规则下的负载压力模糊化值、负载压力变化率模糊化值以及电磁比例阀控制电流模糊子集 隶属度函数三者的交运算结果作为该条模糊规则结论的适配度，最后将所有模糊规则结论 适配度的并运算结果作为控制器模糊运算结果； (4)指令输出：所述模糊控制器利用重心法对控制器模糊运算结果解模糊得到模 糊控制器输出即电磁比例阀的控制信号，所述控制信号控制改变电磁比例阀阀芯运动方向 和阀口开度以改变进出调高油缸的流量，从而改变调高油缸活塞杆位移，最终实现对滚筒 的自动调高控制。 优选的，所述控制方法还包括显示器和键盘，所述显示器和键盘均与模糊控制器 连接。此设计的优点在于，通过键盘实现向模糊控制器输入一些参数的设置，显示器用来显 示输入的参数或系统工作参数，便于操作和观察。 优选的，步骤（1)中，所述滤波处理是指数据采集装置采用中位值平均滤波法对 第一压力传感器和第二压力传感器传输的压力信号进行滤波处理，其具体过程包括：连续 采样N个数据，然后采用冒泡法原理对采集到的N个数据进行排序，找出N个采样数据中的 最大值和最小值，去掉最大值和最小值，然后计算余下的N-2个数据的算术平均值，N值的 选取为3-14。 优选的，步骤（2)中，所述模糊控制器内部的数据处理程序计算调高油缸的负载 压力和负载压力变化率，其具体过程包括： 油缸等效负载压力定义为：pL=p「PsxAyAi(I) 其中，式（I)中，Pl为无杆腔侧油压值滤波后的算术平均值，p2S有杆腔侧油压 值滤波后的算术平均值，4为油压无杆腔侧的有效作用面积，A2为油缸有杆腔侧的有效作 用面积； 当计算出油缸等效负载压力后，采用最小二乘法得到压力变化率，其具体过 程包括：模糊控制器内部的数据处理程序计算出一系列油缸等效负载压力序列（IpD， (2pJ，…，（mpj，用一条直线拟合这些数据点，确定拟合直线方程为 p=ao+a^(II) 其中，式（II)中a〇、ai为待定实数，n= 1，2,…，m。 为确定式（II)中的&。和ai，由2-范数度量下的曲线拟合理论可推导出【主权项】1. ，其特征在于，该控制方法包括由模糊控制器、 数据采集装置、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁比例阀组成的控制系统，其中，所 述第一压力传感器设置在采煤机调高油缸无杆腔管路接头上，所述第二压力传感器设置在 采煤机调高油缸有杆腔管路接头上，所述电磁比例阀设置在采煤机调高液压回路上；所述 第一压力传感器和第二压力传感器均与所述的数据采集装置连接，所述数据采集装置与模 糊控制器连接，所述模糊控制器与电磁比例阀连接；该控制方法包括信号采集、数据处理、 模糊运算和指令输出，其中， (1) 信号采集；所述第一压力传感器和第二压力传感器分别测量调高油缸无杆腔和调 高油缸有杆腔的压力信号并将压力信号传输给数据采集装置，所述数据采集装置对压力信 号进行滤波处理后得到压力原始数据，并将压力原始数据传输给模糊控制器； (2) 数据处理；所述模糊控制器内部的数据处理程序根据接收到的压力原始数据计算 出调高油缸的负载压力和负载压力变化率； (3) 模糊运算：所述模糊控制器对步骤（2)中计算出的负载压力和负载压当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采煤机滚筒自动调高的控制方法，其特征在于，该控制方法包括由模糊控制器、数据采集装置、第一压力传感器、第二压力传感器和电磁比例阀组成的控制系统，其中，所述第一压力传感器设置在采煤机调高油缸无杆腔管路接头上，所述第二压力传感器设置在采煤机调高油缸有杆腔管路接头上，所述电磁比例阀设置在采煤机调高液压回路上；所述第一压力传感器和第二压力传感器均与所述的数据采集装置连接，所述数据采集装置与模糊控制器连接，所述模糊控制器与电磁比例阀连接；该控制方法包括信号采集、数据处理、模糊运算和指令输出，其中，(1)信号采集：所述第一压力传感器和第二压力传感器分别测量调高油缸无杆腔和调高油缸有杆腔的压力信号并将压力信号传输给数据采集装置，所述数据采集装置对压力信号进行滤波处理后得到压力原始数据，并将压力原始数据传输给模糊控制器；(2)数据处理：所述模糊控制器内部的数据处理程序根据接收到的压力原始数据计算出调高油缸的负载压力和负载压力变化率；(3)模糊运算：所述模糊控制器对步骤(2)中计算出的负载压力和负载压力变化率进行模糊化处理，在其对应的模糊子集上由隶属度函数计算出隶属度值作为其对应的模糊化值，然后根据模糊规则表中的模糊规则分别计算每条规则结论的适配度：取每条模糊规则下的负载压力模糊化值、负载压力变化率模糊化值以及电磁比例阀控制电流模糊子集隶属度函数三者的交运算结果作为该条模糊规则结论的适配度，最后将所有模糊规则结论适配度的并运算结果作为控制器模糊运算结果；(4)指令输出：所述模糊控制器利用重心法对控制器模糊运算结果解模糊得到模糊控制器输出即电磁比例阀的控制信号，所述控制信号控制改变电磁比例阀阀芯运动方向和阀口开度以改变进出调高油缸的流量，从而改变调高油缸活塞杆位移，最终实现对滚筒的自动调高控制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆良，张海忠，张鑫，万丽荣，王亮，仉毅，王成龙，刘志海，王新超，高忠燕，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37