悬臂式掘进机煤矸智能截割控制系统与方法

作者：王鹏江; 杨阳; 王东杰; 吉晓冬; 沈阳^*; 陈慎金; 李旭; 吴淼

来源：煤炭学报, 2021, S2: 1124-1134.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.jj21.0130

• 悬臂式掘进机
• PCC
• 粒子群优化算法
• BP神经网络
• 智能截割

为实现煤矿掘进机机器人化和无人化的目标，提高掘进机截割煤矸的效率和智能化程度，提出了一种悬臂式掘进机煤矸智能截割控制系统与方法。详细阐述了系统的原理和硬件组成。悬臂式掘进机煤矸智能截割控制系统利用实时采集的多种传感器信息为控制变量，主要包括截割电机电流I、油缸压力p以及截割臂振动加速度acc,实现掘进机在不同截割状态下煤矸的识别，驱动掘进机截割臂智能截割。系统硬件部分包含传感与检测系统、机载主控系统和系统执行机构，并构建了远程监控平台。系统依据煤炭行业电气标准分别对一般工况和特殊工况的截割控制策略进行了方法构建。在一般工况下，基于多种传感器信息利用改进粒子群算法优化的BP神经网络控制器实现截割载荷识别，提高掘进机对煤矸识别的准确性，实现截割臂摆速的自适应截割。特殊工况下分别对硬质点识别和预防闷车2种工况进行控制逻辑构建，通过Automation Studio软件编程实现对特殊工况的判断和处理。以EBZ135型掘进机为例，进行了地面验证性实验。实验结果表明，截割臂摆速的自适应调节时间约在0.8 s左右且无超调量，具有良好的鲁棒性。硬质点识别控制和预防闷车控制的实验结果证明了系统对于特殊工况识别精准、快速，处理过程稳定、可靠，验证了所设计的控制方法具有高的可靠性和控制精度。

• 单位
  煤炭科学技术研究院有限公司; 中国矿业大学（北京）; 上海航天控制技术研究所