摘要：针对目前立体停车位均采用阀控液压动力系统,存在系统效率低、能耗大等问题,将伺服电机直驱定量泵的节能技术应用于立体停车位的液压系统中.采用滑模变结构算法与模糊控制算法相结合的模糊滑模控制算法作为立体停车位各个工况切换的控制策略,相比于工业中常用的模糊PID控制算法,模糊滑模变结构控制能够对系统设定流量需求进行快速响应,在多个工况切换时,波动小、稳定速度快.同时对使用节能技术的立体停车位运行时的功率、能耗及系统效率进行测试,结果表明使用伺服电机直驱定量泵的液压节能系统与使用传统阀控液压系统相比,能耗降低了31.2%,系统效率提高了33.2%,具有较好的节能效果.

摘要：考虑到综掘巷道液压迈步式超前支护装备的工作原理,以及多个液压缸在控制顶梁上升过程中同步性不良的问题,提出了一种等状态交叉耦合模糊同步控制方法.该种方法是以液压缸上升过程中的同步性能和跟踪性能为控制要求,将交叉耦合控制理论及模糊控制理论相结合而提出的一种非线性同步控制方法.为了验证该种控制方法的性能,与使用主从交叉耦合控制方法相比较,对提出的同步控制方法的作用效果进行理论分析和试验研究.分析与实验结果表明,该种同步控制方法能够在超前支护装备顶梁上升过程对多个液压缸进行同步控制,相比于主从交叉耦合控制方法,其同步控制效果更优.

摘要：考虑到综合掘进巷道液压迈步式超前支架的前进推移液压缸存在同步性能较低的问题,对双缸的电液伺服同步系统进行了设计,并提出了等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法。等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法是将模糊控制策略与交叉耦合控制进行结合的非线性同步控制策略,它避免了主从交叉耦合控制方法存在的因为上一个系统的信号波动对下一个系统产生影响,而下一个系统的信号波动不会反馈到上一个系统中而带来的系统较大的误差。最后通过实验分析研究了两种同步控制方法的性能,结果表明,等状态交叉耦合模糊双缸同步控制方法具有更好的同步控制性能。

摘要：采用常规煤矿巷道三维点云信息地图建模方法得到的点云数据庞大而繁杂,运算量很大,因此提出了基于激光扫描和三维栅格地图的掘进机截割成形三维扫描系统和掘进巷道空间建模方法。将点云数据与三维栅格进行映射,将巷道空间划分为有限个栅格,构成巷道空间三维栅格地图,并将三维栅格地图划分为多个功能区域。通过三维扫描激光雷达坐标系与巷道坐标系的转换,实现了将激光雷达获取的点云数据转换为巷道外轮廓数据,来分析掘进机截割的超挖和欠挖误差。实验表明,当三维栅格边长设定为10 cm时,采用由截割成形巷道三维栅格地图建模方法得到的栅格地图指导掘进机自主截割作业,相比采用常规点云地图可减少84.7%的数据处理量,极大减轻了截割控制系统处理器的负担。研究结果为基于激光雷达三维扫描的掘进机自主截割作业系统的设计及应用提供了依据。

摘要：针对煤矿巷道掘进智能化建设情况,探讨了现阶段分别以连采机、掘锚一体机、全断面掘进系统、掘锚机为核心的四大类智能快速掘进成套装备发展现状,分析了四大类智能快掘装备与地质条件适用性,提出了实现煤矿智能化掘进需要解决的关键技术的问题,探讨了以信息传输与智能分析技术、智能感知技术、精确定位导航技术,自主定型定向截割技术、掘进机远程自主截割控制技术以及多级多工序智能协同控制技术为基础的智能化掘进实现途径;基于复杂地质条件下煤矿巷道掘进亟待解决的关键问题,提出了以掘进作业功能需求、掘进工艺要求为依据的系统化分析、模块化设计、功能优化组合的设计方法;研究了以虚控实、虚实结合的多级数字孪生构架,基于掘进巷道设备、环境、地质构造多维信息再现实现掘进机远程控制;提出了单机智能化、系统协同化、井下智控与地面远程监控相协同的控制方法。开发了新型的无重复碾压柔性超前支护技术、截割部多级伸缩截割技术、智能锚固机组多钻机并行作业等技术,研制了具有掘、支、锚、运、探多工序并行作业的新型快速掘进作业联合机组,提出了掘进机器人、超前支护机器人、锚固机器人、辅助运输机器人组柔性并行作业技术;提出了基于数据驱动的多机多工序协同控制行为规划决策方法。提出构建完整的煤矿井下跨系统全时空信息数字感知体系,构建集井下现场生产状态、掘进巷道空间信息、掘进装备状态、风险信息等多参量、多尺度、全时空特性的数据感知智能化监控平台,实现虚拟系统与实际掘进系统实时通信,通过数据驱动规划分析实现智能化、少人化掘进。

摘要：为了研究采煤机斜切状态下滚筒负载特性,推导了滚筒(截齿)挤煤判断条件,运用挤压面积和煤岩破裂理论,得出了斜切状态下滚筒轴向附加载荷。准确地了解斜切进刀过程中滚筒负载的变化情况,避免了现有比例计算法和功率计算方法中出现的缺陷和误差,为采煤机主动设计提供理论依据。使用Matlab数值仿真软件得出采煤机斜切进刀过程前后滚筒受力情况,并使用Adams多体动力学仿真软件对采煤机斜切进刀过程采煤机动力响应进行仿真。得到不同牵引速度下,各个质量块的振动位移、加速度。为采煤机整机及其部件的稳定性、可靠性设计及动力学分析提供理论依据,对采煤机主动设计有一定的指导作用。

摘要：为了解决传统坑道钻机在进行掘进巷道探放水作业时由于体积庞大而不便于快速安装和作业的问题,设计了一种掘锚一体机机载式探放水钻机。介绍了机载式探放水钻机的结构及其自动电控系统的总体架构,设计了控制系统的硬件,分析了其工作流程,进行了探放水钻机厂内和井下工业性实验,实验结果验证了所设计的探放水钻机控制系统的可行性。采用所研制的探放水钻机可以显著提高探放水作业效率,其具有良好的应用前景。

摘要：为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,提出一种用于综掘巷道迎头顶板支护和自移式迈步式超前支护装备。分析巷道迎头顶板的力学特性和超前支护装备的工作原理,建立超前支护-顶板系统的力学模型,利用结构力学和材料力学相关理论建立顶板的挠度方程,借助计算机辅助软件求解顶板的变形规律。使用Ansys仿真软件对顶板及支护设备的变形量进行仿真。设计了超前支护实验样机,结合模拟顶板对超前支护装备的支护特性进行了模拟实验。实验结果表明,在超前支护装备的作用下,巷道顶板得到了有效支护,顶板变形量较小,其具有较高的工程应用价值。

摘要：为解决巷道围岩开采过程中由于支护不及时导致顶板易发生坍塌、冒顶事故等问题,提出迈步滑移式超前支护设备,应用仿真模拟方法分析超前支护设备的可靠性。首先,介绍滑移式超前支护结构组成及原理,明确超前支护设备支护效果的功能可靠性;然后,仿真分析超前支护设备在全支撑状态和迈步过程状态的整机结构强度,验证超前支护设备设计的合理性。最后,利用ANSYS Workbench模态分析超前支护设备,获得设备不同振型特征。结果表明:在全支撑状态下超前支护设备最大变形发生在纵梁前端部位(22.139 mm)、最大应力位于前后支撑纵梁的铰接处(205.45 MPa)、等效应变集中的位置位于拱形横梁与支撑纵梁的相交区域(11.624×10^(-4));在迈步过程状态下超前支护最大变形发生在副支撑组前纵梁上(13.411 mm)、支护最大应力出现在支撑纵梁与拱形横梁的铰接处(187.65MPa)、推移油缸的最大位移出现在活塞杆头与副支撑组铰接部(5.6332 mm)、最大应力则发生在与主支撑组铰接处(187.65 MPa);整机的一、二、三、四阶固有频率分别为41.7152、44.591、60.826和62.789 Hz,发生形变的部位分别位于副支撑组前支撑立柱上与副支撑组后支撑立柱上。

摘要：考虑到综掘巷道液压迈步式超前支护装备的工作原理,以及超前支护在过渡阶段中的降架过程的实际工作特点,以减小超前支护装备降架过程对顶板扰动影响为控制目标,基于体积平均释放规律,研究比例节流阀阀芯位移与降架过程时间的关系,从而确定适合超前支护降架过程的阀芯位移控制曲线.为验证控制方法的性能,将其与以直线、指数、对数曲线控制阀芯开度的方法相比较,对其作用效果进行理论分析和试验研究.分析与实验结果表明,基于体积平均释放规律曲线的降架控制方法能够将超前支护装备降架过程的支撑力平稳地卸载,比较其他控制方法,在相同降架时间内控制效果最优,对顶板扰动影响最小.该种控制方法为综掘巷道液压迈步式超前支护装备的研发及控制策略的研究提供了理论依据.