基于迭代学习控制的采煤机记忆截割

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1、全日制硕士学位论文基于迭代学习控制的采煤机记忆截割MemoryCuttingofShearerusingIterativeLearningControl申请人姓名：高颖指导教师：王福忠、苏波学位类别：工学硕士专业名称：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程河南理工大学电气工程与自动化学院二○一六年六月中图分类号：TP273密级：公开UDC：621.3单位代码：10460基于迭代学习控制的采煤机记忆截割MemoryCuttingofShearerusingIterativeLearningControl申请人姓名高颖学位类别工学硕士专业名称控制科学与研究方

2、向控制理论与工程控制工程导师王福忠职称教授/博导苏波副教授/硕导提交日期2016年6月2日答辩日期2016年6月7日河南理工大学致谢光阴似箭，时光如梭，在研究生学习和生活即将结束之际，向一直关心和鼓励我的老师、同学、朋友、和亲人致以最崇高的敬意和最真挚的谢意。首先要感谢我的导师王福忠教授，在我的研究生期间给予了极大的帮助和支持。从研究方向的选择到研究内容的确定，王老师给予中肯的建议并支持我的选择，让我对研究方向有了比较深刻且清晰的认识。在论文研究过程中，王老师不顾工作的繁忙，总是抽时间给予我指导和帮助，让我的研究课题得以顺利的进展，并资助我到平煤一矿进行实地

3、考察，让我对研究课题有实际性的认知。三年的研究生生活和学习中，王老师以他积极乐观的人生态度、兢兢业业的工作态度、刻苦钻研的学术态度、高深渊博的理论知识及幽默睿智的个人魅力深深地影响并感染了我，将使我受益终身。同时还要感谢苏波老师和卜旭辉老师，感谢他们在我的学术研究中给予专业性指导，帮助我在学业上取得进步。同时，还要感谢电气学院216实验室的师兄弟们、以及我的室友和同学们，在我的课题研究和论文编写中给予了我很大的支持和帮助。感谢我的父母在我的研究生期间给我无私的支持和包容，感谢他们在生活上为我提供经济基础，使我没有后顾之忧能够全身心地投入到学习和科研中，感谢他

4、们对我的默默支持和关爱。最后感谢我的母校河南理工大学给我提供的优良的学习环境，再次感谢所有关心和帮助过我的人们。摘要“无人化或少人化”是煤炭开采的发展方向，实现采煤机的自动化具有非常重要的意义。采煤机自动化控制主要包括滚筒调高和水平牵引控制，而实现采煤机自动化的关键性技术之一就是实现滚筒高度的自动调整，即完成对采煤机截割滚筒运行轨迹的精确跟踪。本文以双滚筒采煤机为研究对象，采用记忆截割技术实现截割滚筒高度的自动调节。本文首先根据双滚筒采煤机的结构组成分析采煤机截割系统的组成和工作原理，并分析采煤机截割系统的非线性、复杂性、不确定性等特点；简化采煤机截割系统模

5、型，根据拉格朗日方程建立动力学模型，得到截割系统的动力学方程，为控制算法的实现奠定基础。其次，根据采煤机记忆截割原理，求取记忆截割的目标轨迹。在采煤机进行首次截割的过程中，建立合适的三维坐标系，并由控制系统记忆采煤机截割滚筒的三维运行轨迹，由于不能直接控制截割滚筒的高度，进一步将滚筒运行轨迹转换为摇臂摆角的期望曲线，作为记忆截割的目标轨迹。然后，在采煤机记忆截割的轨迹跟踪控制中，选择迭代学习控制算法来实现跟踪目标轨迹的控制任务，并通过Matlab仿真验证了该算法的有效性；由于采煤机截割系统中存在不确定干扰因素，导致跟踪精度降低，进一步引入自适应迭代学习控制算

6、法以减小跟踪误差。最后，参考平煤一矿21142回采工作面的实际截割滚筒运行轨迹得到摇臂摆角的期望曲线，并作为采煤机记忆截割的目标轨迹；根据文中建立的采煤机截割系统动力学模型来验证所设计控制器的有效性，进一步证明迭代学习控制算法能够实现采煤机记忆截割的轨迹跟踪控制，完成滚筒高度的自动调节。关键词：采煤机截割系统；记忆截割；动力学模型；轨迹跟踪；自适应；迭代学习控制；IAbstractNowadays,thedevelopdirectionofcoalminingislesspeopleornopeople.Therefore,ithasveryimportan

7、tsignificancetorealizetheautomationofshearer.Theautomaticcontrolofshearermainlyconsistsofdrum-heightadjustmentandhorizontaltractioncontrol.Oneofthekeytechnologiestorealizetheshearerautomationistoaccomplishtheautomaticadjustmentofshearerdrum-height,inotherwords,therunningtrajectoryo

8、ftheshearercuttingdrumistr