基于油缸压力的液压支架姿态及受载反演.pdf

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1、第２２卷第５期（总第１３８期）煤矿开采Ｖｏｌ.２２Ｎｏ.５（ＳｅｒｉｅｓＮｏ.１３８）２０１７年１０月ＣＯＡＬＭＩＮＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔｏｂｅｒ２０１７基于油缸压力的液压支架姿态及受载反演周１２１１凯，任怀伟，华宏星，郑辉（１.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海２００２４０；２.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京１０００１３）［摘要］液压支架的位姿、受载信息的感知是其自适应控制的基础。通过建立液压支架的矢量闭环运动方程和分别对顶梁、掩护梁进行受力分析，给出了立柱、平衡千斤顶油压与支架位姿参数和顶梁载荷之间的数学关系，从而建立了基于油缸压力

2、的液压支架姿态及受载信息反演的数学模型。以ＺＹ１２０００／２８／６４支顶掩护式液压支架为对象，通过ＡＤＡＭＳ模型与本文数学模型的计算结果对比，验证了该数学模型的有效性和准确性。该模型将为液压支架的自适应控制提供技术支撑。［关键词］油缸压力；液压支架；姿态；受载；反演；矢量闭环［中图分类号］ＴＤ３５５.４１［文献标识码］Ａ［文章编号］１００６-６２２５（２０１７）０５-００３６-０５ＬｏａｄｉｎｇＩｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｕｐｐｏｒｔＰｏｓｅＢａｓｅｄｏｎＣｙｌｉｎｄｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ１２１１ＺＨＯＵＫａｉ，ＲＥＮＨｕａｉ-ｗｅｉ，ＨＵＡＨｏｎｇ-ｘ

3、ｉｎｇ，ＺＨＥＮＧＨｕｉ（１.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２.ＣｏａｌＭｉｎｉｎｇ＆ＤｅｓｉｇｎｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＴｉａｎｄｉＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.，Ｌｔｄ.，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔｐｏｓｅａｎｄｌｏａｄｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆ-ａ

4、ｄａｐｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｖｅｃｔｏｒｍｏｖｅｍｅｎｔｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｓｔａｔｅｏｆｒｏｏｆｂｅａｍａｎｄｓｈｉｅｌｄｂｅａｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｒｅｌａ-ｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏｌｕｍｎ，ｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｂａｌａｎｃｅｊａｃｋ，ｓｕｐｐｏｒｔｐｏｓｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｒｏｏｆｂｅａｍｌｏａｄｉｎｇｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｔｈｅ-ｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔｐｏｓｅｔｈａｔｂａｓｅｄｏｎ

5、ｃｙｌｉｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｌｏａｄｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｖｅｒｓｉｏｎ.Ｉｔｔａｋｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｈｉｅｌｄｓｕｐ-ｐｏｒｔｏｆＺＹ１２０００／２８／６４ａｓｓｔｕｄｙｉｎｇｏｂｊｅｃｔｓ.ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＡＤＡＭＳｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｉｔ.Ｔｈｅｍｏｄｅｌｗｏｕｌｄｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｆｏｒｓｅｌｆａｄａｐｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｙ

6、ｌｉｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ；ｐｏｓｅ；ｌｏａｄｉｎｇ；ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｖｅｃｔｏｒ较浅部开采而言，深部开采面临更加复杂及危压支架的顶梁并非总是处于水平位置的实际工况有险的环境，因此亟需实现无人化采掘来提高采掘作一定的偏差；Ｖａｚｅ等人［１３］建立了支架前连杆倾角业的安全性和高效性。液压支架作为深部煤层采掘和顶梁俯仰角与立柱伸缩长度之间的数学关系，从装备的重要组成部分，它能否及时适应围岩及底板而进一步确定支架的位姿参数；Ｆｅｒｒｅｒａｓ等人［１４］的应力及位置变化并作出相应的调整，关系到支护建立液压支架ＡＤＡＭ

7、Ｓ模型，通过改变立柱油缸的系统的结构安全性和支护稳定性［１－２］。而为了实现速度，得到各部件的质心速度，从而分析了支架上液压支架的姿态自适应调控，需掌握其姿态信息及升过程中各部件之间的运动学关系；朱殿瑞［１５］通受载信息。直接测量这些信息需布置大量倾角传感过倾角传感器测出底座、前连杆及顶梁与水平面的器，而这些传感器在复杂采场下的维护也是个难夹角，再进一步建立支架处于某一姿态下的运动方题。因此，基于液压支架易测得的有限信息来反演程，从而建立了相应的支架姿态监测理论；文治其姿态和受载成了液压支架自适应控制领域研究热国［１６］首先根据支架顶梁、底座、后连杆