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专利号: 2021113733138
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,包括:

S1.液压支架的控制面板内置基础结构参数,确定液压支架运行过程中的变量姿态参数;

S2.建立液压支架姿态监测数学模型,将支架前立柱和后立柱的全行程数据依次间隔输入支架姿态监测数学模型;

S3.基于密集点群间隔定义采用N‑X分法建立面向液压支架姿态监测的密集点群样图;

S4.建立支架的姿态控制数学模型,等间隔输入支架合理支护摆角范围内挑高角和贴顶角的全姿态数据,建立面向液压支架姿态控制的密集点群样图;

S5.运用N‑X分法在密集点群样图中快速找寻支架当前支护姿态,运用N‑X分法在密集点群样图中快速找寻支架前立柱和后立柱的最终目标长度;

S6.支架控制面板将支架前立柱和后立柱的当前立柱长度和目标长度进行比对,依据比对差值输出比例控制信号控制比例电磁换向阀启闭,进而控制支架进行姿态调控;

所述N‑X分法具体包括:根据目标值确定立柱长度的搜寻误差δ,并将误差代入公式:

计算最优N‑X值,其中Lmax为目标立柱的最大行程,Lmin为目标立柱的最小长度,N为立柱行程划分次数,x为循环搜寻次数。

2.根据权利要求1所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述液压支架包括底座、后连杆、前连杆、掩护梁、顶梁、前立柱和后立柱;

所述前立柱和后立柱配置在底座和顶梁之间,后连杆和前连杆的两端分别连接底座和掩护梁,掩护梁和顶梁铰接固定。

3.根据权利要求2所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述液压支架的底座布置有九轴倾角传感器,确定空间姿态角;前立柱和后立柱上均布置有隔爆液位传感器,监测前立柱和后立柱的长度参数;顶梁的两个侧面布置有面阵激光测距传感器,监测顶板实时参数;所述控制面板通过输出控制信号调整前柱比例阀和后柱比例阀。

4.根据权利要求1所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述基础结构参数包括后连杆基准定位高度L1、后连杆基准长度L2、前后连杆上铰点距离L3、前连杆上铰点与顶梁‑掩护梁铰点距离L4、后立柱上铰点至顶梁‑掩护梁铰点距离L5、前后立柱上铰点距离L6、前立柱垂向定位距离L9、后立柱垂向定位距离L10、前连杆下铰点垂向定位距离L0、后连杆垂向定位距离L11、前连杆长度L12、后立柱下铰点横向定位距离L14、前后立柱下铰点横向定位距离L15、前后立柱水平摆角J3。

5.根据权利要求1所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述变量姿态参数包括后连杆与水平方向夹角为挑高角J1、后连杆与底座之间的夹角J2、后连杆与掩护梁之间的夹角J4、掩护梁与前连杆和底座连接端连线之间的夹角J5、掩护梁与竖直方向的夹角J6、贴顶角J7、前立柱的长度L8、后立柱的长度L7、后连杆和掩护梁连接端与前连杆和底座连接端之间的距离L13。

6.根据权利要求1所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述液压支架姿态监测数学模型为:利用液压支架姿态监测数学模型,以及监测的前立柱和后立柱长度推算后连杆挑高角和顶梁贴顶角。

7.根据权利要求1所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述支架的姿态控制数学模型为:通过获取支架挑高角和贴顶角,反算支架前立柱和后立柱的目标长度进而控制立柱换向阀启闭调控立柱达到目标长度。

8.根据权利要求7所述的一种基于密集点群的支撑式液压支架支护姿态监测及控制方法,其特征在于,所述支架的姿态控制数学模型等间隔输入支架合理支护摆角范围内挑高角和贴顶角的全姿态数据,间隔定义过程代入公式:其中Jmax为目标角度的最大允许值,Jmin为目标角度的最小允许值。