摘要：目前常用代数法和几何法实现锚杆钻车钻臂定位控制,存在效率低、有无解或多解情况、通用性差等问题。采用粒子群优化(PSO)算法进行机械臂定位控制具有编程简单、搜索性能强、容错性好等优势,但易陷入局部最优解。目前基于改进PSO算法的机械臂定位控制整体寻优效率较低,寻优时间过长。针对上述问题,在精英反向粒子群优化(EOPSO)算法基础上,引入混沌初始化、交叉操作、变异操作和极值扰动,设计了混沌交叉精英变异反向粒子群优化(CEMOPSO)算法。采用标准测试函数对PSO算法、EOPSO算法、交叉精英反向粒子群优化(CEOPSO)算法、CEMOPSO算法进行测试,结果表明CEMOPSO算法的稳定性、精度、收敛速度最优。建立了锚杆钻车钻臂运动模型,采用CEMOPSO算法进行钻臂定位控制,并在Matlab软件中对控制性能进行仿真研究,结果表明:在相同的迭代次数和误差精度约束条件下,采用CEMOPSO算法时钻臂位置误差和姿态误差从迭代初期即具有极快的收敛速度,且位置误差和姿态误差均小于其他3种算法,误差曲线较平稳,最大位置误差为0.005 m,最大姿态误差为0.005 rad;设定位置误差为1 mm、姿态误差为0.01 rad时,CEMOPSO算法的平均迭代次数为343,位置误差为0.1 mm、姿态误差为0.001 rad时平均迭代次数为473,在相同的定位精度条件下,CEMOPSO算法的收敛速度和稳定性优于其他3种算法,满足工程应用要求,且求解精度越高,其优越性越突出。

摘要：由于传统的煤岩界面识别方法识别精度较低,导致煤炭资源的采出率降低,煤中含矸量提高,影响工业经济的发展。针对上述问题,文中设计了一种基于麻雀搜索算法优化的二维Otsu煤岩界面图像识别方法,来实现煤岩界面的精准识别。以陕西神木榆家梁采煤工作面的图像为例进行研究。首先将工作面原图像进行图像去噪和图像增强预处理;接着利用文中所设计的算法对预处理后图像进行分割,并将该方法分别与传统二维Otsu算法和粒子群优化的二维Otsu算法进行比较。结果表明:文中设计算法较传统方法在图像分割的运行速度和精度方面都有了较大提升;利用Canny算子检测分割后图像的边界并通过形态学操作处理,得到了与真实的煤岩界面基本吻合的煤岩分界线,验证了该方法的可行性和有效性。

摘要：针对现有煤矿井下锚杆钻车抓网速度慢,铺网效率低,参与人员多等问题,根据智能化锚杆钻车的基本要求,提出了一种智能化锚杆钻车自动抓网装置的设计方案。根据锚网属性,采用多直流电磁铁均匀分布吸网模式实现锚网的自动抓取。基于SolidWorks对抓网装置进行了三维建模,以确定各构成单元之间的工作协调性。通过理论计算获得了直流电磁铁的相关参数,为选择电磁铁提供理论依据。基于ANSYS Workbench有限元仿真平台分析了直流电磁铁吸合面处于不同位置时对锚网的吸力大小,验证了理论计算和布局方式选择的正确性。最后,搭建了实验平台,对自动抓网装置技术方案进行了实验验证。结果表明:电磁铁位置布局设计合理,吸力大小满足锚网稳定抓取及自由移动的技术要求。

摘要：现代科技的发展对于电子器件的小型化有着越来越高的要求,CaCu_(3)Ti_(4)O_(12)(CCTO)是一种被认为具有开发潜力的介电材料,然而其介电损耗过高阻碍其投入应用,因此采用溶胶凝胶法制备了不同ZnO掺杂含量的CCTO陶瓷。使用了XRD、SEM、宽频介电谱仪和高阻计对所有样品的相组成、微观形貌和介电性能进行了表征,探讨了不同ZnO掺杂量对CCTO陶瓷介电性能的影响。结果表明,ZnO掺杂的CCTO陶瓷保持了单一的CCTO相结构和良好的晶粒分布,击穿特性有所增强。其中,ZnO掺杂浓度为摩尔分数6%的CCTO陶瓷,其相对介电常数为7471(1 kHz),tanδ最小值为0.018,并且在较宽的频率范围内(101~105 Hz)都具有较低的tanδ值(<0.05),击穿场强为2.95 kV/cm。分析表明,tanδ的改善主要是由于晶界电阻的增强和晶界弛豫极化损耗的降低所引起。ZnO掺杂的CCTO陶瓷具有良好的介电性能,对加快CCTO的广泛应用具有重要意义。

摘要：随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进,对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面,存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题,开发了一种基于32位处理器的液压支架电液控制系统端头控制器,设计了基于工业以太网和CAN总线的端头控制器通信架构。根据无人值守智能化综采工作面具有智能感知、智能决策和自动控制的技术要求,在端头控制器中设计了参数巡检、参数修改、在线升级和跟机自动控制功能。为了应对智能化综采工作面对液压支架电液控制系统数据标准化、规范化的要求,端头控制器可以对液压支架电液控制系统产生的数据按照基于位号的数据编码标准进行编码。通过综采工作面“三机”实验平台进行实验,结果表明:端头控制器从发出巡检指令到接收到实验平台27台支架控制器的数据,整个过程用时1.8 s,比使用RS485通信实现参数巡检快1.5 s;端头控制器发送的升级程序大小为38 KiB,传输时间为1.2 s。经过测试,综采工作面所有支架控制器从接收升级命令到一起升级成功用时为4~6 s,达到了预期目标;端头控制器可以根据采煤机位置控制相应液压支架做出正确动作,且能够满足实时性要求。

摘要：针对我国煤矿井下班中餐供应中缺乏食品有效加热技术的问题,文中开发一套矿用微波加热控制系统。该系统主要由红外测温单元、水冷监测监控单元和主控单元组成。其中,红外测温单元用于检测炉腔内部物料温度,并通过I^(2)C通信协议将信号传输至主控单元。水冷监测监控单元实现了磁控管在密闭环境中的有效散热和对水箱水位、管道流量、磁控管温度等工况参数的实时监测,增强了水冷系统的安全可靠性。通过比较物料温度实测值与设定值得到偏差信号,主控单元根据偏差信号并结合PID控制算法调节磁控管输出功率大小,达到自动控温的目的。此外,设计本安型红外遥控装置对系统进行操作,提高人工操作的便捷性。基于LabVIEW软件开发了上位机监测平台,实现对现场设备的远程管理。试验测试结果表明,文中系统操作简便灵活,磁控管冷却效果良好,恒温加热时的温度误差小于±5℃,实现了对系统各项工况参数的智能化监测,为煤矿井下就餐智能化提供了技术支撑。

摘要：通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总线真实的负载情况,对液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法进行实验验证,结果表明:该方法对系统负载率的影响较低,不会影响系统的正常运行;当出现故障节点时,可在300 ms内检测出故障控制器并向全工作面报警,故障排除率达100%。

摘要：矿用高压电气设备的绝缘部分在实际运行过程中,往往同时经受电、热、机械和环境等因子的联合作用。这些因子将引起绝缘老化,最终导致绝缘损坏。针对这一问题,首先选取矿用高压电气设备常用的3种绝缘材料电缆用乙丙橡胶、浇注式干式变压器用环氧树脂和电机槽绝缘用DMD(dacron mylar dacron)绝缘纸为研究对象,试验中测量了3种绝缘材料的击穿特性,基于Weibull分布分析并得到了描述3种绝缘材料击穿特性的形状参数和尺度参数。利用电老化反幂函数寿命模型,得到3种绝缘材料的耐电压寿命指数。最后结合聚合物分子的致密性、分子结构对3种绝缘材料的击穿机理进行了分析。研究的内容对于矿用电气设备的绝缘结构设计以及剩余寿命评估均具有实际指导意义。

摘要：针对煤矿井下综采工作面空间狭小、液压支架的传感器数量众多、布线以及维修困难等问题,文中设计一种基于ZigBee与5G无线通信技术的液压支架无线传感器网络系统。首先介绍无线传感器与无线收发器的硬件与软件设计,并研究了ZigBee与5G通信传输数据的方式。然后制作集成液压支架传感器数据的中央控制系统,融合一种适用于液压支架无线传感器网络的分簇式DFD节点故障诊断算法。最后进行测试实验,实验结果表明,文中的无线传感器网络能够将采集的液压支架无线传感器数据传输至无线收发器,通过工作面5G基站传输至井下中央控制系统,再通过支架间电缆传输至支架控制器,满足液压支架对无线传感器网络的高精度、高稳定性和低能耗的要求。该研究可为煤矿井下液压支架电液控制系统无线化奠定基础。

摘要：针对电动车充电电源输出电压抗扰性差的问题,引入了基于对象的参考模型;考虑到电感饱和的因素,设计了基于参考模型的模糊自适应控制方法,提高了实际电路与控制模型的匹配度,有效减小参考电压与输出电压的误差值。仿真结果表明,所提出的控制方法可以实现较为理想的控制效果;实验结果表明,输出电压的最大降幅为3%,小于5%,满足国家标准的要求。结果表明:该方法与PI控制方法相比有效地简化了控制参数的整定过程,提高输出电压的稳定性。