一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统技术方案

一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，采用主控机与子控机共同控制，不论是主控机还是子控机出现故障都不会影响整个系统，仅影响出故障的子控机或主控机，影响范围小，可靠性高；采用神经网络PID控制方法，可在线调整控制器的各个参数，减少了凭经验整定参数所带来的误差，使系统控制精度提高，适应性增强，仿真结果表明，该控制方法比传统的控制方法具有更好的动态和静态性能；系统能够实现自动控制，减少支架的操作人员，降低劳动强度，提高安全性，改善了工作环境，有利于刨煤机工作面智能化、无人化方向发展。

A hydraulic support control system of coal plough working face based on neural network PID

A hydraulic plow PID neural network control system based on the support surface, the main control machine and common control machine, whether master machine or sub control machine failure will not affect the whole system, affects only the faulty sub control machine or master machine, influence area, high reliability; using neural network PID control method, parameters online adjustment of the controller, reduces the error by experience parameters caused by the control accuracy of the system to improve, enhance the adaptability, the simulation results show that the control method has better dynamic and static performance than the traditional control method; the system can realize automatic control. The support staff of the operation, reduce labor intensity, improve safety, improve the working environment, conducive to intelligent plough face, unmanned direction.

【技术实现步骤摘要】
一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统
本专利技术涉及一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
面对新世纪煤矿生产的新需要，采掘机械正向大型化、智能化、无人化方向发展，而薄煤层的安全高效开采是中国煤炭工业实现可持续发展的关键。刨煤机作为薄煤层开采的有效手段，近年来在国内外得到广泛应用。由于刨煤机工作面采高较低，虽然不需要工人跟随刨煤机作业，但仍需操作液压支架，不但存在严重安全隐患，而且人工移架的速度远远落后于刨煤机的刨煤速度，严重制约了采煤效率和产量。所以刨煤机工作面液压支架的动作和输送机的自动推移是刨煤机实现自动化的重点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，采用主控机与子控机共同控制，不论是主控机还是子控机出现故障都不会影响整个系统，仅影响出故障的子控机或主控机，影响范围小，可靠性高；采用神经网络PID控制方法，可在线调整控制器的各个参数，减少了凭经验整定参数所带来的误差，使系统控制精度提高，适应性增强，仿真结果表明，该控制方法比传统的控制方法具有更好的动态和静态性能；系统能够实现自动控制，减少支架的操作人员，降低劳动强度，提高安全性，改善了工作环境，有利于刨煤机工作面智能化、无人化方向发展。本专利技术所采用的技术方案是：所述刨煤机工作面液压支架控制系统，该系统采用主控机和子控机的控制系统，每台子控机控制一台或多台液压支架，主控机与子控机之间通过串行通讯接口连接在一起，构成刨煤机工作面液压支架分布式控制系统。子控机采用兼有数据采集和计算机控制功能的系统。这种控制系统具有程序自动控制和人工控制两种信号输入方式，采用这种模式，能够通过交互作用对系统实行闭环控制，系统性能好，测试精度高。所述主控制系统将刨煤机的位置信号通过数据协议转换器传送到子控制系统，在子系统的显示屏上显示，并作为支架进行各种动作的依据，同时监测和显示整个工作面的所有子控机的运行状态，并将所检测到的数据传输到地面工作站，根据工作面的不同状况设定系统的工作模式。子控制系统可以实现本架的自动升柱、降柱、移架、定量推进；当刨头经过某一个支架(可设置)后，液压支架将根据系统设定的刨深参数，由子控制系统发出指令，电磁阀驱动支架上的。电磁先导阀，控制主阀完成推移千斤顶推溜行程，当达到设定值时停止推溜；刨深的定量值还决定刨头运行轨道的推移定量值。子控制系统时刻搜索安装在支架立柱下腔的压力传感器和行程传感器，获取装置在推移千斤顶内测控杆上的数据，根据刨煤机的位置控制支架完成相应的动作。其中的子控机可以向其他的子控机发出控制命令，完成对左或右相邻5架液压支架同时执行同一个动作的成组控制。子控制系统可以显示支架的主要参数和动作等信息。发生故障或液压支架动作不到位时，声光报警装置将发出故障报警，显示器同时显示故障位置。子控制系统由单片机扩展控制通道、信号检测通道、通讯接口、键盘、显示器，以及声光报警装置而成。信号检测通道检测支架液压缸的压力和位移，并把这些数据送到单片机编译，再通过控制通道向液压支架发出控制命令，形成闭环控制。所述神经网络PID控制是神经网络应用于PID控制并与传统PID控制相结合而产生的一种新型控制方法，是对传统的PID控制的一种改进和优化。本专利将应用广泛的PID控制器与具有自学习功能的神经网络相结合，得出基于BP神经网络的控制液压支架的动作的PID控制算法，并将神经网络PID控制程序安装在子系统中。本专利技术的有益效果是：采用主控机与子控机共同控制，不论是主控机还是子控机出现故障都不会影响整个系统，仅影响出故障的子控机或主控机，影响范围小，可靠性高；采用神经网络PID控制方法，可在线调整控制器的各个参数，减少了凭经验整定参数所带来的误差，使系统控制精度提高，适应性增强，仿真结果表明，该控制方法比传统的控制方法具有更好的动态和静态性能；系统能够实现自动控制，减少支架的操作人员，降低劳动强度，提高安全性，改善了工作环境，有利于刨煤机工作面智能化、无人化方向发展。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的刨煤机工作面液压支架控制系统。图2是本专利技术的液压支架自动控制流程图。图3是本专利技术的子控制系统硬件组成图。图4是本专利技术的液压支架BP神经网络PID控制系统模型结构。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，刨煤机工作面液压支架控制系统，该系统采用主控机和子控机的控制系统，每台子控机控制一台或多台液压支架，主控机与子控机之间通过串行通讯接口连接在一起，构成刨煤机工作面液压支架分布式控制系统。子控机采用兼有数据采集和计算机控制功能的系统。这种控制系统具有程序自动控制和人工控制两种信号输入方式，采用这种模式，能够通过交互作用对系统实行闭环控制，系统性能好，测试精度高。如图2，主控制系统将刨煤机的位置信号通过数据协议转换器传送到子控制系统，在子系统的显示屏上显示，并作为支架进行各种动作的依据，同时监测和显示整个工作面的所有子控机的运行状态，并将所检测到的数据传输到地面工作站，根据工作面的不同状况设定系统的工作模式。子控制系统可以实现本架的自动升柱、降柱、移架、定量推进；当刨头经过某一个支架(可设置)后，液压支架将根据系统设定的刨深参数，由子控制系统发出指令，电磁阀驱动支架上的。电磁先导阀，控制主阀完成推移千斤顶推溜行程，当达到设定值时停止推溜；刨深的定量值还决定刨头运行轨道的推移定量值。子控制系统时刻搜索安装在支架立柱下腔的压力传感器和行程传感器，获取装置在推移千斤顶内测控杆上的数据，根据刨煤机的位置控制支架完成相应的动作。如图3，其中的子控机可以向其他的子控机发出控制命令，完成对左或右相邻5架液压支架同时执行同一个动作的成组控制。子控制系统可以显示支架的主要参数和动作等信息。发生故障或液压支架动作不到位时，声光报警装置将发出故障报警，显示器同时显示故障位置。子控制系统由单片机扩展控制通道、信号检测通道、通讯接口、键盘、显示器，以及声光报警装置而成。信号检测通道检测支架液压缸的压力和位移，并把这些数据送到单片机编译，再通过控制通道向液压支架发出控制命令，形成闭环控制。如图4，神经网络PID控制是神经网络应用于PID控制并与传统PID控制相结合而产生的一种新型控制方法，是对传统的PID控制的一种改进和优化。本专利将应用广泛的PID控制器与具有自学习功能的神经网络相结合，得出基于BP神经网络的控制液压支架的动作的PID控制算法，并将神经网络PID控制程序安装在子系统中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，其特征是：所述刨煤机工作面液压支架控制系统，该系统采用主控机和子控机的控制系统，每台子控机控制一台或多台液压支架，主控机与子控机之间通过串行通讯接口连接在一起，构成刨煤机工作面液压支架分布式控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，其特征是：所述刨煤机工作面液压支架控制系统，该系统采用主控机和子控机的控制系统，每台子控机控制一台或多台液压支架，主控机与子控机之间通过串行通讯接口连接在一起，构成刨煤机工作面液压支架分布式控制系统。2.根据权利要求1所述的一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，其特征是：所述子控机采用兼有数据采集和计算机控制功能的系统，这种控制系统具有程序自动控制和人工控制两种信号输入方式，采用这种模式，能够通过交互作用对系统实行闭环控制，系统性能好，测试精度高。3.根据权利要求1所述的一种基于神经网络PID的刨煤机工作面液压支架控制系统，其特征是：所述主控制系统将刨煤机的位置信号通过数据协议...

【专利技术属性】
技术研发人员：富强，
申请(专利权)人：富强，
类型：发明
国别省市：辽宁,21