一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法及系统，属于倾角传感器误差修正技术领域；解决了现有液压支架底座倾角传感器系统误差修正时存在的时效性差、费时费力等问题；包括如下步骤：建立液压支架倾角

【技术实现步骤摘要】
一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法及系统


[0001]本专利技术提供了一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法及系统，属于倾角传感器误差修正


技术介绍

[0002]为实现对综采工作面液压支架姿态的实时精确感知，在智能化综采工作面中已大量安装倾角传感器。当前，液压支架上的倾角传感器安装位置主要为顶梁、掩护梁和底座，可测得顶梁俯仰角、顶梁翻滚角、掩护梁俯仰角、掩护梁翻滚角、底座俯仰角、底座翻滚角六个参数。但在实际应用中，受倾角传感器出厂误差、安装规范性、井下工况等因素影响，底座倾角传感器往往存在较大的系统误差，顶梁倾角传感器和掩护梁倾角传感器测量误差中系统误差较小，以随机误差为主，实际应用中需要对液压支架底座倾角传感器系统误差进行分析和修正。
[0003]为修正液压支架底座倾角传感器的系统误差，现有方法为：倾角传感器安装完成后，检修工人使用手持倾角检测仪检测每台液压支架底座倾角，并与电液控制器显示的倾角对比，得出倾角修正值，然后通过电液控制系统将修正量下发至电液控制器。上述方法存在时效性差、费时费力、修正量无法验证是否准确等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有液压支架底座倾角传感器系统误差修正时存在的时效性差、费时费力、修正量无法验证是否准确等问题，提出了一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法及系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：建立液压支架倾角
‑
采高关系数学模型：
[0007]步骤1.1：地面进行标准液压支架安装：
[0008]在工作面液压支架井下布设前，在地面选用一台同型号标准液压支架，安装电液控制器、掩护梁倾角传感器、顶梁倾角传感器、底座倾角传感器、采高传感器，其中采高传感器安装在液压支架的底座上，用于获取液压支架护帮顶部与平行底板之间的高度，确保倾角传感器安装正确并人工进行校准；
[0009]步骤1.2：地面进行标准液压支架倾角
‑
采高数据采集：
[0010]通过电液控制器控制液压支架多次升降并停留，停留时读取液压支架的掩护梁俯仰角α、底座俯仰角β、顶梁俯仰角γ、采高H；
[0011]步骤1.3：建立H与α、β、γ之间的数学模型；
[0012]步骤2：倾角、采高数据保存：
[0013]在工作面液压支架布设后，电液控系统自动实时采集液压支架的倾角、采高数据并保存至顺槽主控计算机；
[0014]步骤3：误差修正系统触发及校准数据集采样：
[0015]步骤3.1：误差修正系统触发：
[0016]误差修正系统由顺槽主控计算机操作运行或设定时间定时运行；
[0017]步骤3.2：校准数据集采样：
[0018]误差修正系统触发后进行校准数据集采样；
[0019]步骤4：校准数据集处理：包括采高数据插值和掩护梁俯仰角、顶梁俯仰角误差处理；
[0020]步骤5：倾角传感器误差修正量计算：将校准数据集划分为计算数据集和测试数据集，采用液压支架倾角
‑
采高关系数学模型对计算数据集中的底座俯仰角补偿量进行计算。
[0021]还包括步骤6：倾角传感器误差修正效果评估：
[0022]采用测试数据集中底座俯仰角实测值，结合底座俯仰角补偿量得到底座俯仰角修正值，再将底座俯仰角修正值、掩护梁俯仰角、顶梁俯仰角代入液压支架倾角
‑
采高关系数学模型计算得到采高修正值，计算采高绝对误差，当采高绝对误差符合设定范围时则认为误差修正效果达标，执行步骤7；
[0023]步骤7：更新倾角传感器误差修正量。
[0024]所述步骤1.3中建立的H与α、β、γ之间的数学模型的表达式为多项式，根据不同的测量精度选择数学模型为二次多项式或三次多项式或四次多项式，其中三次多项式的表达式如下：
[0025]H＝A(α
‑
β)3+B(α
‑
β)2+C(α
‑
β)+J(γ
‑
β)3+M(γ
‑
β)2+N(γ
‑
β)+L；
[0026]上式中：A、B、C、J、M、N为常量系数，L为常量余项。
[0027]所述步骤3.2中校准数据集采样的步骤如下：
[0028]误差修正触发后进行校准数据集采样，设i为当日日期，以设定的每日检修班开始时刻作为当日校准数据集采样时间点，将该采样时间点的采高数据保存为当日液压支架静态采高H
i
，将该采样时间点的掩护梁俯仰角保存为当日掩护梁俯仰角α
i
，将该采样时间点的底座俯仰角保存为当日底座俯仰角β
i
，将该采样时间点的顶梁俯仰角保存为当日顶梁俯仰角γ
i
，则当日校准数据集Φi＝{H
i
，α
i
，β
i
，γ
i
}；
[0029]选取前m天至前1天的m个数据集作为校准数据集，则：
[0030]校准数据集Φ＝{Φ
i
‑
m
，Φ
i
‑
m+1
,
······
Φ
i
‑2,Φ
i
‑1}。
[0031]所述步骤4中的采高数据插值是通过对当日液压支架静态采高H
i
采用二次样条插值法，生成当日工作面全部液压支架采高数据H
i
，将结果保存至校准数据集并代替原采高数据；
[0032]掩护梁俯仰角、顶梁俯仰角误差处理的过程如下：
[0033]计算第i天校准数据集中第j架的掩护梁俯仰角邻架角度差：
[0034]Δα
ij
＝α
ij
‑
(α
ij
‑1+α
ij+1
)/2；
[0035]若Δα
ij
大于设定阈值，则令α
ij
＝(α
ij
‑1+α
ij+1
)/2；
[0036]计算第i天校准数据集中第j架的顶梁俯仰角邻架角度差：
[0037]Δγ
ij
＝γ
ij
‑
(γ
ij
‑1+γ
ij+1
)/2；
[0038]若Δγ
ij
大于设定阈值，则令γ
ij
＝(γ
ij
‑1+γ
ij+1
)/2。
[0039]所述步骤5中计算数据集和测试数据集划分的依据如下：
[0040]取校准数据集Φ中前n天数据(n<m)作为计算数据集Φ
c
；
[0041]Φ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建立液压支架倾角
‑
采高关系数学模型：步骤1.1：地面进行标准液压支架安装：在工作面液压支架井下布设前，在地面选用一台同型号标准液压支架，安装电液控制器、掩护梁倾角传感器、顶梁倾角传感器、底座倾角传感器、采高传感器，其中采高传感器安装在液压支架的底座上，用于获取液压支架护帮顶部与平行底板之间的高度，确保倾角传感器安装正确并人工进行校准；步骤1.2：地面进行标准液压支架倾角
‑
采高数据采集：通过电液控制器控制液压支架多次升降并停留，停留时读取液压支架的掩护梁俯仰角α、底座俯仰角β、顶梁俯仰角γ、采高H；步骤1.3：建立H与α、β、γ之间的数学模型；步骤2：倾角、采高数据保存：在工作面液压支架布设后，电液控系统自动实时采集液压支架的倾角、采高数据并保存至顺槽主控计算机；步骤3：误差修正系统触发及校准数据集采样：步骤3.1：误差修正系统触发：误差修正系统由顺槽主控计算机操作运行或设定时间定时运行；步骤3.2：校准数据集采样：误差修正系统触发后进行校准数据集采样；步骤4：校准数据集处理：包括采高数据插值和掩护梁俯仰角、顶梁俯仰角误差处理；步骤5：倾角传感器误差修正量计算：将校准数据集划分为计算数据集和测试数据集，采用液压支架倾角
‑
采高关系数学模型对计算数据集中的底座俯仰角补偿量进行计算。2.根据权利要求1所述的一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法，其特征在于：还包括步骤6：倾角传感器误差修正效果评估：采用测试数据集中底座俯仰角实测值，结合底座俯仰角补偿量得到底座俯仰角修正值，再将底座俯仰角修正值、掩护梁俯仰角、顶梁俯仰角代入液压支架倾角
‑
采高关系数学模型计算得到采高修正值，计算采高绝对误差，当采高绝对误差符合设定范围时则认为误差修正效果达标，执行步骤7；步骤7：更新倾角传感器误差修正量。3.根据权利要求2所述的一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法，其特征在于：所述步骤1.3中建立的H与α、β、γ之间的数学模型的表达式为多项式，根据不同的测量精度选择数学模型为二次多项式或三次多项式或四次多项式，其中三次多项式的表达式如下：H＝A(α
‑
β)3+B(α
‑
β)2+C(α
‑
β)+J(γ
‑
β)3+M(γ
‑
β)2+N(γ
‑
β)+L；上式中：A、B、C、J、M、N为常量系数，L为常量余项。4.根据权利要求3所述的一种矿用液压支架倾角传感器系统误差修正方法，其特征在于：所述步骤3.2中校准数据集采样的步骤如下：误差修正触发后进行校准数据集采样，设i为当日日期，以设定的每日检修班开始时刻作为当日校准数据集采样时间点，将该采样时间点的采高数据保存为当日液压支架静态采高H
i
，将该采样时间点的掩护梁俯仰角保存为当日掩护梁俯仰角α
i
，将该采样时间点的底座
俯仰角保存为当日底座俯仰角β
i
，将该采样时间点的顶梁俯仰角保存为当日顶梁俯仰角γ
i
，则当日校准数据集Φi＝{H
i
，α
i
，β
i
，γ
i
}；选取前m天至前1天的m个数据集作为校准数据集，则：校准数据集Φ＝{Φ
i
‑
m
，Φ
i
‑
m+1
,
······
Φ
i
‑2,Φ
i
‑1}。5.根据权利要求4所述的一种矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，刘治国，庞希珍，贾存和，
申请(专利权)人：太原向明智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：