一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法

摘要

一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法，属于煤矿移架模型的构建方法。以薄煤层无人工作面液压支架与其它机采设备之间的约束关系为基础，构建采煤机和液压支架之间的运行约束模型；在采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，支架上红外接收器接收采煤机上红外发射器发出的红外线，并以接收到红外线的一架支架为定点，控制前滚筒前方的支架收起护帮板，避免前滚筒截割护帮板，控制后滚筒之后的十架支架推溜十分之一行程，使刮板输送机按一定曲线弯曲，完成整个推溜行程的支架执行降移升动作，实现支架与采煤机位移和牵引方向之间的相互约束关系。对改进液压支架的自动化控制的设计、改善其使用性能、提高设备的可靠性和寿命，具有重要意义。

主权项

一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法，其特征是：以薄煤层无人工作面液压支架与其它机采设备之间的约束关系为基础，构建采煤机和液压支架之间的运行约束模型；在采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，支架上红外接收器接收采煤机上红外发射器发出的红外线，并以接收到红外线的一架支架为定点，控制前滚筒前方的支架收起护帮板，避免前滚筒截割护帮板，及控制后滚筒之后的十架支架推溜十分之一行程，使后滚筒之后十架支架宽度范围内的刮板输送机按照距离后滚筒由远及近顺序向前推进，形成弯曲段，完成整个推溜行程的支架执行降移升动作，从而实现支架与采煤机的位移和牵引方向之间的相互约束关系；构建方法具体步骤如下：a、将无人工作面内液压支架从左至右进行顺序编号：1，2，3…，N；矮机身采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，液压支架上红外线接收器接收矮机身采煤机上红外线发射器发出的红外线，以接收到红外线的一架液压支架为定点，用K表示工作面左端与定点之间按支架架数计算的距离，即式中K为不大于(x₀/l)的最大整数；x₀表示工作面左端与定点之间距离；l为支架间距；b、将定点到矮机身采煤机前滚筒的水平投影距离L₁换算为按支架架数计算的取整数△K₁，即将定点到矮机身采煤机后滚筒的水平投影距离L₂换算为按支架架数计算的取整数△K₂，即并定义：${\mathrm{\Delta K}}_i=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta K}}_1(i<1)\\ {\mathrm{\Delta K}}_2(i\ge 1)\end{array}\right.,$i∈(0，1，2，…，)；c、将矮机身采煤机从左向右沿无人工作面牵引定为正方向牵引，从右向左牵引定为负方向牵引，用变量x表示矮机身采煤机的牵引方向，即：d、用T_i表示液压支架的相关动作，如升柱、降柱、前移、推溜；下标表示第i个动作(i＝0，1，2，…，)；定义12个动作符号如下：T₀：收护帮板；T₁：伸护帮板并推溜1/10行程；T₂：推溜1/5行程；T₃：推溜3/10行程；T₄：推溜2/5行程；T₅：推溜1/2行程；T₆：推溜3/5行程；T₇：推溜7/10行程；T₈：推溜4/5行程；T₉：推溜9/10行程；T₁₀：推溜1个行程；T₁₁：降移升；e、定义液压支架动作函数编号为M的液压支架执行T_i动作时，定义为：式中符合表示执行动作；矮机身采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，矮机身采煤机附近的12架液压支架分布执行的12个动作表示为：——第K₀架收护帮板；——第K₁架伸护帮板并推溜1/10行程；——第K₂架推溜1/5行程；——第K₃架推溜3/10行程；——第K₄架推溜2/5行程；——第K₅架推溜1/2行程；——第K₆架推溜3/5行程；——第K₇架推溜7/10行程；——第K₈架推溜4/5行程；——第K₉架推溜9/10行程；——第K₁₀架推溜1个行程；——第K₁₁架降移升，统一标示为：i∈(0，1，2，…，11)；f、分析可得液压支架与矮机身采煤机运行的约束关系数学表达式为：$K_i=\left\{\begin{array}{c}K+x({\mathrm{\Delta K}}_i+1)(i<1)\\ K-x({\mathrm{\Delta K}}_i+i)(i\ge 1)\end{array}\right.,$i∈(0，1，2，…，11)即：$T_i=\left\{\begin{array}{c}K+x({\mathrm{\Delta K}}_i+1)(i<1)\\ K-x({\mathrm{\Delta K}}_i+i)(i\ge 1)\end{array}\right.,$i∈(0，1，2，…，11)或$T_i=\left\{\begin{array}{c}K+x[\mathrm{int}\left(\frac{L_1}{2l}\right)+1)](i<1)\\ K-x[\mathrm{int}\left(\frac{L_2}{2l}\right)+i)](i\ge 1)\end{array}\right.,$i∈(0，1，2，…，11)当矮机身采煤机沿无人工作面正向和反向牵引割煤时，随着液压支架接收到矮机身采煤机发出的红外线，对应的距离x₀即被确定，即随矮机身采煤机位置的变化，相对于红外发射器或红外接收器水平投影距离△K_i不变的12架液压支架K_i分别执行12个不同的动作T_i[i∈(0，1，2，…，11)]；g、以矮机身采煤机上红外发生器对应的第K架液压支架为基准，相对于第K架液压支架位置不变的12架液压支架按照约束关系执行相应的动作，即自动移架与矮机身采煤机位置的约束控制模型可描述如下：1)矮机身采煤机向右牵引割煤时：①第K+△K₁+1架液压支架执行收护帮板动作；②第K‑△K₂‑1架液压支架执行伸护帮板并推溜1/10行程；③第K‑△K₃‑2架液压支架执行推溜1/10行程；④第K‑△K₄‑3架液压支架执行推溜1/5行程；⑤第K‑△K₅‑4架液压支架执行推溜3/10行程；⑥第K‑△K₆‑5架液压支架执行推溜2/5行程；⑦第K‑△K₇‑6架液压支架执行推溜1/2行程；⑧第K‑△K₈‑7架液压支架执行推溜3/5行程；⑨第K‑△K₉‑8架液压支架执行推溜7/10行程；⑩第K‑△K₁₀‑9架液压支架执行推溜4/5行程；第K‑△K₁₁‑10架液压支架执行推溜1个行程；第K‑△K₁₂‑11架液压支架执行降移升动作；2)矮机身采煤机向左牵引割煤时：①第K‑△K₁‑1架液压支架执行收护帮板动作；②第K+△K₂+1架液压支架执行伸护帮板并推溜1/10行程；③第K+△K₃+2架液压支架执行推溜1/5行程；④第K+△K₄+3架液压支架执行推溜3/10行程；⑤第K+△K₅+4架液压支架执行推溜2/5行程；⑥第K+△K₆+5架液压支架执行推溜1/2行程；⑦第K+△K₇+6架液压支架执行推溜3/5行程；⑧第K+△K₈+7架液压支架执行推溜7/10行程；⑨第K+△K₉+8架液压支架执行推溜4/5行程；⑩第K+△K₁₀+9架液压支架执行推溜9/10行程；第K+△K₁₁+10架液压支架执行推溜1个行程；第K+△K₁₂+11架液压支架执行降移升动作。