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煤矿掘进机行走轨迹模糊控制策略的研究

宋珍珍  
【摘要】:随着我国煤矿安全生产的需要和生产能力的提高,悬臂式掘进机在采矿工程中的应用越来越广泛,已经成为现代化矿井不可缺少的生产设备,目前,掘进机正朝着大功率,重型化,自动化,智能化的方向发展,提高我国掘进机的自动化水平成为当前采矿和地下工程的一大重要课题。而研究掘进机的行走轨迹的自动跟踪已经成为实现掘进机自动化的关键技术之一。 本文首先介绍了全站仪的测量方法,测量了掘进机的位置和方向。介绍了掘进机的行走机构构成,分析掘进机液压行走驱动系统的工作原理并对其进行数学建模,,建立掘进机轨迹跟踪的数学模型以及机体自身运动数学模型,并与液压系统相结合,提出了掘进机轨迹跟踪的控制算法。采用双层模糊控制的方法,一层为以掘进机机体中线与预定轨迹之间的位置偏差和方位角偏差为输入,掘进机的左(右)履带速度改变量为输出,设计轨迹跟踪模糊控制器,通过改变掘进机的两履带行走速度改变掘进机行走方向,使掘进机沿着预定路径前进,消除位置偏差和方位角偏差。另一层以依靠掘进机液压系统驱动的履带的预定行走速度与实际速度之间的偏差以及偏差的变化率为输入,以电液比例阀的输入电压为输出设计速度模糊控制器,以此来控制液压系统,使掘进机按照预定的速度行走。 利用MATLAB软件对掘进机轨迹跟踪模糊控制算法仿真,验证控制算法的正确性,建立各个模块的simulink仿真模型,通过仿真可以看出,掘进机能够很好的沿着预定路径前进,位置偏差与方位角偏差达到了控制精度要求。所采用控制算法可以实现掘进机行走轨迹的自动跟踪。


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