液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法技术

本发明专利技术提供一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，属于液压支架控制领域，以解决目前方法会导致支架跟机适应能力差的问题。对液压支架跟机动作进行时序规划确定液压支架群组跟机推进行为的动作时序可行集；确定供液流量的调节范围和调节精度作为下层决策空间，在下层决策空间中确定每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序；预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度及供液系统的压力状态评价分数；计算每个可行的支架组合动作控制时序的总体满意度；根据所有可行的支架组合动作控制时序的总体满意度确定液压支架群组跟机推进行为的支架组合动作控制时序和供液动力调控时序。

【技术实现步骤摘要】
液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法
本专利技术涉及液压支架控制
，尤其涉及一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法。
技术介绍
工作面综采装备的协同推进与精准控制是智慧矿山关键核心技术之一，通过采－装－运－支等工序环节的综采装备群组协同智能化运行，实现综采工作面采煤全过程“无人跟机作业，有人安全巡视”的安全高效开采技术。智能决策是指根据设备当前的状态、空间位置信息、生产运行及安全规则等，自感知分析并作出控制决策。综采装备智能决策要求工作面开采技术与装备由传统的经验型、定性决策为主向精准型、定量智能协同决策转变。液压支架(简称“支架”)群组作为综采工作面关键设备组，由上百台支架组成，每台支架具有多种动作类型，需要有序、适时、精准、协调地进行推进行为，以实现工作面动态支护目标。目前国内外支架群组智能决策与控制仍然集中在支架的步态控制，尚未实现以智能决策模型支持的支架自组织排队及协同控制技术。另外，现有研究主要是根据割煤工艺设计支架电液控制程序，实现单架顺序动作、多架成组动作等，其控制模式单一、固化，导致支架跟机适应能力差。
技术实现思路
为解决目前液压支架群组跟机推进行为的决策方法存在会导致支架跟机适应能力差的技术问题，本专利技术提供一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，其包括如下步骤：S1，对采煤过程的液压支架跟机动作进行时序规划，以确定液压支架群组跟机推进行为的动作时序可行集，将动作时序可行集作为上层决策空间，所述动作时序可行集中包含若干个可行的支架组合动作控制时序；S2，根据工作面供液系统的供液能力确定供液流量的调节范围和调节精度作为下层决策空间，并通过PSO算法在下层决策空间中确定动作时序可行集中的每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序；S3，根据每个可行的支架组合动作控制时序及每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序，预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度，并预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数；S4，根据每个可行的支架组合动作控制时序对应的平均跟机速度和压力状态评价分数，计算以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时的总体满意度；S5，根据所有可行的支架组合动作控制时序对应的总体满意度确定液压支架群组跟机推进行为的支架组合动作控制时序和供液动力调控时序。可选地，所述S3预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度，包括：当以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时，通过如下公式计算以该可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度vz：其中，公式(1)中，H为液压支架架间距；Ny为任一个循环周期的支架同步跟机移架支护的数量，任一个循环周期是指以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组动作的时间；Δtx-1,x为SZx-1与SZx的间隔时间，其可取值为0；tx为SZx的执行时间；SZx为第x个支架组合动作；m为任一个可行的支架组合动作控制时序中支架组合动作的数量；支架组合动作SZx中包含阶段Ⅰ同步执行的Ni个支架动作Si和阶段Ⅱ同步执行的Nj个支架动作Sj，Ni个Si与Nj个Sj的时间关系为同时开始，不同时结束；公式(2)中，Qx为SZx的供液流量，和分别为Si、Sj、Si和Sj同时动作时期的稳压供液流量；公式(3)中，pe为蓄能器的额定压力；Ve为蓄能器的额定体积；E为乳化液的实际弹性模量；V为从泵与液压缸联接管道容纳的乳化液的容积；F为液压缸活塞运动所需克服得外在负载力；θ为背压与动作速度的比例系数；pl为加载压力设定值；pu为卸载压力设定值；A为液压缸进液腔作用面积，B为液压缸出液腔作用面积，两者根据液压支架组合动作类型得到；公式(4)中，Si和Sj分别为SZx中阶段I和阶段Ⅱ的同步执行的支架动作；Ai和Aj分别为Si和Sj的液压缸进液作用面积；Li和Lj分别为Si和Sj的液压缸活塞移动距离，即动作行程；Ni和Nj分别为任一个可行的支架组合动作控制时序中支架同步动作Si和支架动作Sj的数量；kx为SGx变频调控流量变化率；SGx为以Qx为目标流量的供液系统调控动作，与SZx配套；公式(8)中，[]指取括号内数值的整数部分；Qe为供液系统的单台乳化液泵额定供液流量。可选地，所述S3预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数，包括：当以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时，通过如下公式计算以该可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数pz：Zx＝Mx*εx＝(zxA,zxB,zxC)(12)εx＝(εx(Ⅰ),εx(Ⅱ))(17)公式(11)中，m为任一个可行的支架组合动作控制时序中支架组合动作的数量；SC＝(scA,scB,scC)，scA、scB、scC分别为压力不足、稳压状态、压力波动的级分，取值[-100100]；公式(12)中，SZx为第x个支架组合动作；Mx为SZx压力状态的2×3模糊评判矩阵；εx为SZx的因素权向量；*表示矩阵乘法；zxA、zxB、zxC分别为压力不足、稳压状态、压力波动三种辨识类型的模糊综合指标，取值[01]且满足∑＝1；公式(13)中，支架组合动作SZx中包含阶段Ⅰ同步执行的Ni个支架动作Si和阶段Ⅱ同步执行的Nj个支架动作Sj，Ni个Si与Nj个Sj的时间关系为同时开始，不同时结束；μxA(Ⅰ)为SZx的阶段Ⅰ压力不足状态隶属度，μxA(Ⅱ)为SZx的阶段Ⅱ压力不足状态隶属度；μxB(Ⅰ)为SZx的阶段Ⅰ稳压状态隶属度，μxB(Ⅱ)为SZx的阶段Ⅱ稳压状态隶属度；μxC(Ⅰ)为SZx的阶段Ⅰ压力波动状态隶属度，μxC(Ⅱ)为SZx的阶段Ⅱ压力波动状态隶属度；公式(14)至(16)中，Q(1)-Q(4)为压力状态辨识界限值，根据对应的稳压供液流量和实际经验取值，不同组合动作的不同阶段取值均不同；公式(17)中，εx(Ⅰ)、εx(Ⅱ)分别为阶段Ⅰ、Ⅱ的权重因子，取值[01]且满足∑＝1；Ni个Si和Nj个Sj相交时段为阶段Ⅰ，Nj个Sj完成剩余动作时段为阶段Ⅱ。可选地，所述S4根据每个可行的支架组合动作控制时序对应的平均跟机速度和压力状态评价分数，计算以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时的总体满意度，包括：S41，计算以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时的支架跟机速度望目特性满意度函数；S42，计算以每个可行的支架组合动作控制时序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，对采煤过程的液压支架跟机动作进行时序规划，以确定液压支架群组跟机推进行为的动作时序可行集，将动作时序可行集作为上层决策空间，所述动作时序可行集中包含若干个可行的支架组合动作控制时序；/nS2，根据工作面供液系统的供液能力确定供液流量的调节范围和调节精度作为下层决策空间，并通过PSO算法在下层决策空间中确定动作时序可行集中的每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序；/nS3，根据每个可行的支架组合动作控制时序及每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序，预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度，并预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数；/nS4，根据每个可行的支架组合动作控制时序对应的平均跟机速度和压力状态评价分数，计算以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时的总体满意度；/nS5，根据所有可行的支架组合动作控制时序对应的总体满意度确定液压支架群组跟机推进行为的支架组合动作控制时序和供液动力调控时序。/n...

【技术特征摘要】
1.一种液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，对采煤过程的液压支架跟机动作进行时序规划，以确定液压支架群组跟机推进行为的动作时序可行集，将动作时序可行集作为上层决策空间，所述动作时序可行集中包含若干个可行的支架组合动作控制时序；
S2，根据工作面供液系统的供液能力确定供液流量的调节范围和调节精度作为下层决策空间，并通过PSO算法在下层决策空间中确定动作时序可行集中的每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序；
S3，根据每个可行的支架组合动作控制时序及每个可行的支架组合动作控制时序对应的供液动力调控时序，预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度，并预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数；
S4，根据每个可行的支架组合动作控制时序对应的平均跟机速度和压力状态评价分数，计算以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时的总体满意度；
S5，根据所有可行的支架组合动作控制时序对应的总体满意度确定液压支架群组跟机推进行为的支架组合动作控制时序和供液动力调控时序。


2.根据权利要求1所述的液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，其特征在于，所述S3预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度，包括：
当以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时，通过如下公式计算以该可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时液压支架群组的平均跟机速度vz：



其中，
























公式(1)中，H为液压支架架间距；Ny为任一个循环周期的支架同步跟机移架支护的数量，任一个循环周期是指以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组动作的时间；Δtx-1,x为SZx-1与SZx的间隔时间，其可取值为0；tx为SZx的执行时间；SZx为第x个支架组合动作；m为任一个可行的支架组合动作控制时序中支架组合动作的数量；支架组合动作SZx中包含阶段Ⅰ同步执行的Ni个支架动作Si和阶段Ⅱ同步执行的Nj个支架动作Sj，Ni个Si与Nj个Sj的时间关系为同时开始，不同时结束；
公式(2)中，Qx为SZx的供液流量，和分别为Si、Sj、Si和Sj同时动作时期的稳压供液流量；
公式(3)中，pe为蓄能器的额定压力；Ve为蓄能器的额定体积；E为乳化液的实际弹性模量；V为从泵与液压缸联接管道容纳的乳化液的容积；F为液压缸活塞运动所需克服得外在负载力；θ为背压与动作速度的比例系数；pl为加载压力设定值；pu为卸载压力设定值；A为液压缸进液腔作用面积，B为液压缸出液腔作用面积，两者根据液压支架组合动作类型得到；
公式(4)中，Si和Sj分别为SZx中阶段I和阶段Ⅱ的同步执行的支架动作；Ai和Aj分别为Si和Sj的液压缸进液作用面积；Li和Lj分别为Si和Sj的液压缸活塞移动距离，即动作行程；Ni和Nj分别为任一个可行的支架组合动作控制时序中支架同步动作Si和支架动作Sj的数量；kx为SGx变频调控流量变化率；SGx为以Qx为目标流量的供液系统调控动作，与SZx配套；
公式(8)中，Qe为供液系统的单台乳化液泵额定供液流量。


3.根据权利要求1所述的液压支架群组跟机推进行为的智能决策方法，其特征在于，所述S3预测以每个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数，包括：
当以任一个可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时，通过如下公式计算以该可行的支架组合动作控制时序控制液压支架群组时供液系统的压力状态评价分数pz：



Zx＝Mx...

【专利技术属性】
技术研发人员：付翔，王然风，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14