基于采煤机dsp主控平台自动调高预测控制

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1、上海交通大学工程硕士学位论文摘要基于采煤机DSP主控平台的自动调高预测控制摘要煤炭井工开采中，最核心设备是工作面的支架、运输机和采煤机。采煤机是较复杂的、属于技术含量较高的核心机电设备。为了煤炭生产的安全、高产和高效，目前已经实现了支架运输机的联动自动化，而采煤机还没有实现联动和自动驾驶。采煤机自动驾驶中已实现了行走自动化，目前最需要解决的是滚筒调高自动化。本文就该课题展开了研究。关于采煤机自动调高的研究，国内外自上世纪七十年代就开始了，主要集中在煤岩分界方法和传感器研发制造方面，而随着电子通信技术的发展，采煤机的主控系统平台也在升级换代，因此出现了在高性

2、能微机控制平台上实现的记忆截割等技术，实际上类似于现代机器人原理。国内采煤机目前也实现了主控系统的升级换代，尤其以我公司的基于DSP技术的主控系统平台为典型。本课题围绕国外记忆截割原理，加以消化改进，在该平台上以模块化的方式进行实现的。本文在模型建立和系统实现中也引入了一些新方法，具体研究如以下几方面所述：首先整理综述了采煤机滚筒自动调高的历史研究状况，分别介绍了各类方法的优缺点，针对技术的发展，提出了新的解题思路。其次选择现代通用总体布置的采煤机，对其滚筒调高方式进行数学建模。然后针对实际工况的各种干扰情况进行改进，确定了较符合实际的调高数学模型，同时为

3、各类研究方法提供了一个理论依据。第三，根据采煤机姿态控制的需要，梳理了矿用传感器的选择原则。第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要通过方案对比，选择采用了倾角和位置等传感器，通过样机试用取得良好效果。此外针对部分传感器还进行了零点修正和温度补偿，从而建立了采煤机的姿态检测系统。第四，提出按照预测控制MAC模型进行调高控制，详细阐述了控制策略设计要点，并引入了灰色预测模型对预测反馈通道进行建模。根据需要，采用改进的灰色预测模型进行采高预测。该模型除了引入工作面采高信息，还特别引入了已成巷道的煤层高度信息进行运算，通过对比运算，以调整次数较少而优于国外的记忆切

4、割法。最后结合采煤机DSP主控系统的开发，引入同类型DSP芯片进行调高模块功能实现设计。文中详细分析了DSP芯片的功能特点、各类接口、设计及PCB制作要点。此外对系统方面、预测模型算法等进行软件设计并单机调试。通过硬件设计和软件调试，完成了主控系统中调高模块的设计、制作和实验室验证。本课题研究表明，结合现代DSP开发技术和预测控制理论的应用，采煤机滚筒自动调高技术可望取得跨越式进步，能够在复杂的采煤工作面得以实现。关键词：采煤，采煤机，自动调高，预测控制第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTTHEAUTO-STEERINGPREDICTIVE

5、CONTROLBASEDONDSPMASTERPLATFORMOFCOALSHEARERABSTRACTInthecoalminingfaceunderground,therearethreecoreequipmentsincludingsupporters,conveyorsandshearers.Theshearerisamorecomplexitycoreequipmentandhasmoretechnicalcontents.Forsafety,highproductivityandhighefficiencyofcoalmining,theaut

6、omationtechnologyconnectingthesupporterandtheconveyorhasbeenrealized,butnottheshearer.Presentlyauto-tractionhasbeenapplied,buttherearestillsomedifficultiesaboutauto-steeringaboutthecut-drum.Soherecomestheresearchinthisthesis.Forauto-steeringofthecut-drum(hereinafterASD),theresearc

7、hescangobackto70’slastcenturyallovertheworldandfocusonCoalInterfaceIdentifyandsensors.Withthedevelopmentofmechanicsofcommunicationandtechnetronic,themastercontrollerofshearerhasbeenupgraded.SoherecomestheMemoryCuttechnologyonthehighperformancemicrocomputerplatform,whichissimilarto

8、mechanicsofmodernrobot.Nowindigen