基于神经网络与遗传算法的悬臂式掘进机智能控制系统.pdf

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1、2014年第6期工业仪表与自动化装置·67·基于神经网络与遗传算法的悬臂式掘进机智能控制系统刘若涵，赵振民，赵杰(黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022)摘要：由于煤矿巷道内煤层的分布是不均匀的，并且是时时变化的，这就给高效开采带来了难度。悬臂式掘进机在巷道中作业时，会因为煤层分布的不确定性，导致所受的截割阻力不停地变化，因此，要求掘进机可以根据不同的工况，能够快速地、实时地调整悬臂的摆动速度。该文提出了基于神经网络与遗传算法的复合控制理论的悬臂式掘进机的控制模式。该控制系统能有效地提高生产效

2、率，并且安全可靠。关键词：神经网络；遗传算法；悬臂式掘进机；智能控制中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)06—0067—03Theboom—typeroadheaderintelligentcontrolsystembesedonneuralnetworkandgeneticalgorithmsLIURuohan，ZHAOZhenmin，ZHA0Jie(InstituteofElectricalandControlEngineering，HeilongjiangUni

3、versityofScienceandTechnology，Harbin150022China)Abstract：Sincethedistributionofthecoalseamsisunevenandcontinualvariation，itbringsdiffi-cuhytoexcavateeficiently．Whenboom—typeroadheaderisworkinginthetunnel，becauseoftheuncer—taintyofthedistributionofcoalseams

4、，cuttingresistancesufferedbyroadheaderischangingconstantly．Sotheroadheadershouldadjustboomswingspeedquicklyandinrealtimeaccordingtodifferentcondi-tions．Thispaperpresentsacompositecontrolmode，thatisacontroltheoryofboom-typeroadheaderbasedonneuralnetworkandg

5、eneticalgorithms，whichcarlimproveproductionefficiencyeffectively，andsafetyandreliability．Keywords：neuralnetwork；geneticalgorithms；boom—typeroadheader；intelligentcontrol我国的矿业生产中得到了广泛的应用。0引言煤矿井下工作环境恶劣，瓦斯浓度高，煤层气较悬臂式掘进机具有很多优点，在巷道作业时，可多，空气含氧量低，由于掘进过程伴有煤尘及粉尘产以连续

6、开挖，避免爆破震动，减少超挖量；在经济方生，尽管有通风，但因为是独头巷道，粉尘不可避免。面，能够自由决定支护岩石的时机，从而可以节省岩使得矿工在潮湿、充满粉尘的环境里长时间、高负荷石支护和衬砌的费用。与全断面掘进机相比，由于的工作，严重影响着矿工的身体健康，甚至危及他们机身小巧，悬臂式掘进机在隧道中有较大的灵活性，的生命。因此，世界各地的科学家都在积极探索将而且方便维修和支护作业，具有投资少，施工准备时机器人技术运用于矿山机械上。矿山机器人能够高间短和再利用性高等特点。因此，悬臂式掘进机在强度、长时间的在各

7、种工作环境中从事简单的重复性劳动，使矿工从繁重的体力劳动中解脱出来；它对收稿日期：2014—06—18工作环境有很强的适应能力，能代替人在有害环境基金项目：国家自然科学基金项目(51304075)；黑龙江省教育中从事危险作业。传统的掘进机虽然可以实现机械厅面上项目(12541706)；黑龙江省研究生创新项目(YJSCX2014—化施工，一定程度上满足上述要求，但仍然是手工操109HKD)作，司机劳动强度较大，舒适性较差，因事故而伤亡作者简介：刘若涵(1987)，硕士研究生，主要研究方向为电力传动及其控制。的

8、人数也较多，劳动生产率也低，而且施工质量和施·68·工业仪表与自动化装置2014年第6期工安全很大程度上取决于人为因素。加强悬臂式掘进机的自动化功能，将超前探测、卫星定位等装置安装在悬臂式掘进机上，可使巷道施工更加方便、准确。自动化是所有机械发展的一个重要方向，也是评价一台机器性能的重要指标，悬臂式掘进机对环戳割功率瑟准境的监测越全面，操纵越方便，生产效率就越高，事图1掘进机截割部恒功率控制系统框图故发生率就越低