掘进机自动纠偏方法及系统

摘要

本发明涉及掘进机行进控制领域，具体是一种掘进机自动纠偏方法及系统。能针对掘进机前行方向相对于巷道中心线A发生的偏离实现自动、高准确度纠偏，为在不远的未来实现掘进机自动化提供基础，所述方法包括：测量步骤；计算步骤；保护性方位角纠偏步骤；中心偏距纠偏步骤；方位角纠偏步骤。所述系统包括：测量模块；计算模块；保护性方位角纠偏模块；中心偏距纠偏模块；方位角纠偏模块。本发明实现了掘进机自动纠偏，为掘进机自动化掘进提供了技术基础，使得掘进司机可以远离掘进工作面，从恶劣的工作环境中解放出来；能有效避免因掘进司机人为因素造成的巷道成型不规范问题，提高了巷道掘进效率，改善了巷道成形质量，有力于大断面煤巷的维护。

主权项

一种掘进机自动纠偏方法，其特征在于：所述掘进机上设置有三个与掘进机控制系统中机载可编程控制器PLC连接的测距传感器，其中两个测距传感器固定于掘进机同一侧，两个测距传感器的安装位置分别位于掘进机导向轮和驱动轮的轮轴正上方，且两个测距传感器的安装位置所在直线与掘进机在前行方向上的中心线平行，第三个测距传感器单独固定于掘进机另一侧，其安装位置以掘进机在前行方向上的中心线为对称轴与同侧固定的两测距传感器间的中心位置对称，三个测距传感器的测量方向与掘进机在前行方向上的中心线垂直；所述自动纠偏方法包括如下步骤：测量步骤，触发三个测距传感器分别测量自身与巷道煤帮的距离，即掘进机侧帮固定测距传感器的安装位置在测距传感器的测量方向上距离巷道煤帮的距离；并标定固定于掘进机同侧的两个测距传感器中：导向轮轮轴上方测距传感器的测量结果表示为l1、驱动轮轮轴上方测距传感器的测量结果表示为l2，单独固定于掘进机另一侧的测距传感器的测量结果表示为l3；计算步骤，根据测量步骤的测量结果，经数学计算，获得掘进机当前前行方向相对于巷道中心线A偏离的方位角α、掘进机机身中心点O2相对于巷道中心线A偏离的中心偏距α；保护性方位角纠偏步骤，判断计算步骤获得的方位角α与掘进机方位角限定值θBound的关系，如方位角α小于方位角限定值θBound，直接进行中心偏距纠偏步骤；反之，判断掘进机方位角α的偏置方向‑即掘进机当前前行方向相对于巷道中心线A的偏离方向，控制掘进机两侧驱动轮相反方向、同速运转实现纠偏，其中，掘进机上处于偏离方向一侧的驱动轮正转前进，另一侧驱动轮反转后退，直至经测量步骤、计算步骤确定的方位角α小于方位角限定值θBound；即：如l2＞l1，表明掘进机的当前前行方向相对于巷道中心线A偏向固定有两测距传感器的一侧偏离，则控制掘进机固定有两测距传感器一侧的驱动轮正转前进，另一侧驱动轮同速反转后退，直至方位角α小于方位角限定值θBound；如l2＜l1，表明掘进机的当前前行方向相对于巷道中心线A偏向固定有第三测距传感器的一侧偏离，则控制掘进机固定有第三测距传感器一侧的驱动轮正转前进，另一侧驱动轮同速反转后退，直至方位角α小于方位角限定值θBound；中心偏距纠偏步骤，判断计算步骤获得的中心偏距a与掘进机中心偏距允许值Lε的关系，如中心偏距a小于中心偏距允许值Lε，直接进行方位角纠偏步骤；反之，判断掘进机方位角α是否为零、以及掘进机中心偏距a的偏置方向‑即掘进机机身中心点相对于巷道中心线A的偏离方向，控制掘进机两侧驱动轮反转后退实现纠偏，如方位角α为零，则掘进机处于巷道中心线A一侧的驱动轮反转速度小于掘进机偏离方向一侧的驱动轮反转速度；如方位角α非零，则掘进机两侧驱动轮同速反转后退，直至经测量步骤、计算步骤确定的中心偏距a小于中心偏距允许值Lε；方位角纠偏步骤，判断计算步骤获得的方位角α与掘进机方位角允许值θε0的关系，如方位角α小于方位角允许值θε0，则掘进机自动纠偏完成；反之，判断掘进机方位角α的偏置方向‑即掘进机当前前行方向相对于巷道中心线A的偏离方向，控制掘进机两侧驱动轮相反方向、同速运转实现纠偏，其中，掘进机上处于偏离方向一侧的驱动轮正转前进，另一侧驱动轮反转后退，直至经测量步骤、计算步骤确定的方位角α小于方位角允许值θε0；其中，所述掘进机方位角限定值θBound的设定应保证执行保护性方位角纠偏步骤后的掘进机在执行中心偏距纠偏时，能有效避免与巷道煤帮发生碰撞；所述中心偏距允许值Lε、方位角允许值θε0的设定应保证掘进机正常掘进的进行。