一種刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序的控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種刮板輸送機(jī)控制系統(tǒng)及方法，具體是一種刮板輸送機(jī)的推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家973計(jì)劃“深部危險(xiǎn)煤層無(wú)人采掘裝備關(guān)鍵基礎(chǔ)研宄”、“863”計(jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目“采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，國(guó)家發(fā)改委智能制造裝備專項(xiàng)《煤炭綜采成套裝備智能控制系統(tǒng)項(xiàng)目》等大型國(guó)家煤礦智能設(shè)備項(xiàng)目的開(kāi)展，綜采工作面上重型裝備的自動(dòng)化控制越來(lái)越受到重視，對(duì)其控制的要求也越來(lái)越高，而就目前研宄狀態(tài)而言，對(duì)于刮板輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，涉及到液壓支架的電液控制系統(tǒng)的推溜控制部分，在對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行推溜時(shí)，由于刮板輸送機(jī)之間鏈連接的雙向約束以及推溜時(shí)所需要的液壓泵壓力限制，為了最小化推溜的控制時(shí)間，需要對(duì)刮板輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制次序進(jìn)行合理的控制，然而目前還沒(méi)有涉及到針對(duì)刮板輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制次序的相關(guān)研宄。此外，目前當(dāng)刮板輸送機(jī)在推溜時(shí)，只能分階段的控制，即無(wú)法“一鍵控制”，需要操作人員根據(jù)當(dāng)前的推溜情況，不斷的更新控制策略，利用液壓支架的推溜液壓缸去推動(dòng)刮板輸送機(jī)，工人的重復(fù)工作量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，也不利于綜采工作面“少人化”發(fā)展的進(jìn)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種刮板輸送機(jī)的推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)及方法，無(wú)需人工實(shí)時(shí)更新控制策略，實(shí)現(xiàn)“一鍵控制”，且能夠在保證刮板輸送機(jī)被液壓支架推齊的基礎(chǔ)上，減少推溜時(shí)間，提高綜采工作面設(shè)備的自動(dòng)化水平。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)，包括刮板輸送機(jī)本體，以及與刮板輸送機(jī)相連的液壓支架推溜液壓缸，還包括液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)以及刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)次序控制子系統(tǒng)，所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)與液壓支架的推溜液壓缸進(jìn)行物理連接，
[0005]所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)包括液壓支架電液控制系統(tǒng)主控器、液壓支架控制器以及與每個(gè)支架對(duì)應(yīng)的推溜位移傳感器；所述推溜位移傳感器與液壓支架控制器電連接，
[0006]所述液壓支架電液控制系統(tǒng)主控器與每個(gè)液壓支架的控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接；
[0007]所述刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)次序控制子系統(tǒng)包括用于控制和計(jì)算的微控制單元MCU，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，用于與所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)連接接口，所述微控制單元MCU包括推溜曲線構(gòu)造與分段單元、運(yùn)動(dòng)次序控制計(jì)算單元以及運(yùn)動(dòng)次序指令單元。
[0008]一種刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0009]I)利用所述的液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)，對(duì)刮板輸送機(jī)的每個(gè)中部槽推溜位移進(jìn)行采集，構(gòu)建出整條推溜曲線；
[0010]2)對(duì)構(gòu)建的推溜曲線進(jìn)行分段處理，按照曲線的平整度，將曲線分為三段，即推溜曲線中部的彎曲段，以及處在彎曲段左右方向上的左控制段和右控制段；所述推溜曲線的左控制段控制范圍為L(zhǎng)CS = [0，SI]、右控制段控制范圍為RCS = [S2, N]以及中間的彎曲段控制范圍為CCS = [SI, S2]，當(dāng)采煤機(jī)方向自左向右時(shí)，即dir = right時(shí)，采煤機(jī)段處在的范圍是MCS= [52，53]，此時(shí)52〈53 ;當(dāng)采煤機(jī)方向自右向左時(shí)，即dir = left時(shí)，采煤機(jī)處在的范圍時(shí)MCS = [S3, SI],此時(shí)S3〈S1 ;上述所述的SI，S2，S3，N為液壓支架的支架號(hào)，即每個(gè)中部槽在工作面上的水平坐標(biāo)以液壓支架的支架號(hào)進(jìn)行計(jì)量的；
[0011]3)對(duì)需要推齊的控制段即LCS與RCS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，所述微控制單元MCU先將LCS與RCS信息存儲(chǔ)在嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后分別對(duì)LCS以及RCS進(jìn)行預(yù)推溜的運(yùn)動(dòng)次序進(jìn)行迭代計(jì)算，具體計(jì)算步驟如下:
[0012]a.載入需要控制的曲線段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，初始化系統(tǒng)變量，求解出推溜曲線的最大值、最小值、極大值集合以及極小值集合；
[0013]b.對(duì)于極小值集合內(nèi)的每一個(gè)曲線點(diǎn)，根據(jù)其位移的大小進(jìn)行升序排列，位移最小的曲線點(diǎn)，最先進(jìn)入步驟(C)中的迭代計(jì)算環(huán)節(jié)；
[0014]c.以步驟(b)中先定的曲線點(diǎn)為基準(zhǔn)，設(shè)定迭代求解的范圍[RS，RE]，對(duì)這個(gè)范圍內(nèi)所包含的曲線點(diǎn)按照其位移大小進(jìn)行升序排列，位移最小的曲線點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刮板輸送機(jī)中部槽，最先進(jìn)入所述微處理單元MCU的預(yù)推溜計(jì)算，其中RE-RS即決定于液壓泵的推溜壓力；
[0015]d.對(duì)步驟(C)中選定的曲線點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的位移推溜一個(gè)步長(zhǎng)Ad，檢查其最終位移是否達(dá)到最大的推溜位移；
[0016]e.如果是，則設(shè)置當(dāng)前中部槽的推溜位移為最大的推溜位移值，并設(shè)置當(dāng)前的迭代標(biāo)識(shí)量設(shè)置為false，進(jìn)入計(jì)算步驟(f)，如果否，則直接進(jìn)入步驟(f);
[0017]f.判斷相鄰的兩個(gè)支架之間是否達(dá)到最大的位移差A(yù)D，如果是，則設(shè)置當(dāng)前中部槽的推溜位移為相鄰的兩個(gè)中部槽的最小位移與推溜步長(zhǎng)之和，并設(shè)置當(dāng)前中部槽的迭代標(biāo)識(shí)量為false，進(jìn)入步驟(g);如果否，則累加當(dāng)前中部槽的推溜位移，并設(shè)置當(dāng)前中部槽的迭代標(biāo)識(shí)量為true，并進(jìn)入步驟(g);
[0018]g.檢查所有中部槽的迭代標(biāo)識(shí)量，如果所有的迭代標(biāo)識(shí)量都為false，則轉(zhuǎn)回步驟(C);相反，則結(jié)束迭代計(jì)算；
[0019]上述所述的步長(zhǎng)Ad小于最大位移差A(yù)D。
[0020]4)根據(jù)上述迭代計(jì)算，得到每一個(gè)極小值集合中每一個(gè)極小值附近液壓泵允許的推溜能力范圍，當(dāng)所能推溜的位移差達(dá)到最大時(shí)，記錄下此時(shí)的基礎(chǔ)曲線點(diǎn)以及當(dāng)前中部槽的推溜位移總和，如此反復(fù)迭代，得到推溜位移總和集，對(duì)此集合進(jìn)行降序排列，根據(jù)此順序?qū)伟遢斔蜋C(jī)進(jìn)行有次序的運(yùn)動(dòng)控制。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟⑴中的推溜曲線以離散點(diǎn)序列集合表示，即P= {(dpi)，(d2, 2)，(d3, 3),...(dN, N)}，其中N為液壓支架的支架號(hào)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在液壓支架推溜刮板輸送機(jī)時(shí)，根據(jù)液壓泵的壓力與刮板輸送機(jī)中部槽之間最大位移差的限制情況，合理安排刮板輸送機(jī)被推溜的運(yùn)動(dòng)次序，可以使刮板輸送機(jī)動(dòng)作平緩，減少了刮板輸送機(jī)相鄰中部槽之間的鋼性沖擊；減少了刮板輸送機(jī)被推溜的時(shí)間，提高了刮板輸送機(jī)推溜的效率；增加了刮板輸送機(jī)的被推溜后的線性度，有效地減少了采煤機(jī)與刮板機(jī)之間的鋼性沖擊與摩擦。本發(fā)明無(wú)需人工根據(jù)當(dāng)前的推溜情況實(shí)時(shí)更新控制策略，在刮板機(jī)推溜時(shí)，實(shí)現(xiàn)了 “一鍵控制”，解決了刮板輸送機(jī)與液壓支架推不齊，且推溜工作量極大的難題，有效地提高了綜采工作面設(shè)備的自動(dòng)化水平，減少了推溜時(shí)間和人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)原理圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的刮板輸送機(jī)的工作曲線圖；
[0025]圖3是本發(fā)明刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制原理圖；
[0026]圖4是本發(fā)明刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制流程圖；
[0027]圖5是本發(fā)明刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制預(yù)測(cè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明一種刮板輸送機(jī)推溜運(yùn)動(dòng)次序控制系統(tǒng)，包括刮板輸送機(jī)本體、液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)以及刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)次序控制子系統(tǒng)三大部分，所述刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)次序控制子系統(tǒng)安裝在刮板輸送機(jī)，另外，還包括與刮板輸送機(jī)相連的液壓支架推溜液壓缸；所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)與液壓支架的推溜液壓缸進(jìn)行物理連接，以便液壓支架對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行推溜。
[0030]所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)包括液壓支架電液控制系統(tǒng)主控器、液壓支架控制器以及與每個(gè)支架對(duì)應(yīng)的推溜位移傳感器；所述推溜位移傳感器與液壓支架控制器電連接，所述液壓支架電液控制系統(tǒng)主控器與每個(gè)液壓支架的控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，用于采集當(dāng)前支架所對(duì)應(yīng)的推溜位移傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到每個(gè)中部槽的推溜位移。
[0031]所述刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)次序控制子系統(tǒng)包括用于控制和計(jì)算的微控制單元MCU，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，用于與所述液壓支架電液控制推溜位移采集子系統(tǒng)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)連接接口，所述微控制單元MCU包括推溜曲線構(gòu)造與分段單元、運(yùn)動(dòng)次序控制計(jì)算單元以及運(yùn)動(dòng)次序指令單元三部分。
[0032]如圖2所示，所述微控制單元MCU主要作用是，根據(jù)采集得來(lái)的每個(gè)中部槽推溜位移，構(gòu)造推溜曲線，根據(jù)所構(gòu)造的推溜曲線利用分段算法將其采煤機(jī)所在段以及刮板輸送機(jī)的彎曲段進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。所述運(yùn)動(dòng)次序控制計(jì)算單元作用是，根據(jù)分段之后的推溜曲線，給出合適的運(yùn)動(dòng)次序，使得液壓支架推溜刮板輸送機(jī)時(shí)可以使刮板輸送機(jī)動(dòng)作平緩，減少刮板輸送機(jī)相鄰中部槽之間的鋼性沖擊；減少刮板輸送機(jī)被推溜的時(shí)間，提高刮板輸送機(jī)推溜的效率；增加刮板輸送機(jī)的被推溜后的線性度，減少采煤機(jī)與刮板機(jī)之間的鋼性沖擊。
[0033]如圖3所示，圖中第一階段即為原始的需要控制的曲線段，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)次序控制時(shí)，必須先找出此原始曲線的最大值、最小值、最大值集合以及最小值集合。在第二階段時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行第一次運(yùn)動(dòng)控制，從圖中可以看出，極小值點(diǎn)集合中有兩個(gè)元素，其他位置區(qū)域分別為如圖中1、2所示的位置。通過(guò)計(jì)算，在極小值附近