[發(fā)明專利]基于煤層地理信息系統(tǒng)的采煤機姿態(tài)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611061382.4
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106761737B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 王世博;王世佳;田野;張博淵;葛世榮
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于煤層地理信息系統(tǒng)的采煤機姿態(tài)控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)長壁綜采工作面采煤機、液壓支架和刮板輸送機三機技術參數(shù)和配套關系，建立采煤機下滾筒截割臥底調(diào)整量與采煤機姿態(tài)信息中翻滾角變化量關聯(lián)模型，即Δγ＝arctan(Δh/d)，Δh為采煤機下滾筒截割臥底調(diào)整量，Δγ為采煤機姿態(tài)信息中翻滾角變化量，d為采煤機截割一刀時工作面推進距離；

2)利用鉆探、巷探以及精細物探數(shù)據(jù)建立工作面煤層地理信息系統(tǒng)，工作面煤層地理信息系統(tǒng)包括煤層頂?shù)装迩妫數(shù)装迩嬉匀S柵格存儲，煤層地理信息系統(tǒng)坐標系以煤層底板開采起始位置處為坐標原點，X軸方向沿工作面方向，Y軸方向沿工作面推進方向，Z軸的方向與采煤機重力加速度的方向相反；

3)以采煤機下滾筒臥底最小可控調(diào)整量δh為控制參數(shù)，找出煤層底板曲線上的斜率變化點，實現(xiàn)煤層底板曲線的分段線性化，具體步驟如下：

31)在工作面煤層地理信息系統(tǒng)中沿Y軸做截面，提取沿工作面推進方向的煤層底板曲線，以采煤機截割一刀時工作面推進距離d為間距，在提取煤層底板曲線上用插值算法獲取n個數(shù)據(jù)點，分別為A₁、A₂......A_n，同時獲取A₁-A_n各個數(shù)據(jù)點的YZ平面坐標，其中，煤層底板曲線起始點為第一個數(shù)據(jù)點A₁，煤層底板曲線末尾點為最后一個數(shù)據(jù)點A_n；

32)將第一個數(shù)據(jù)點A₁作為煤層底板曲線的第一個斜率變化點，最后一個數(shù)據(jù)點A_n做為煤層底板曲線的最后一個斜率變化點，以第一個斜率變化點作為第二個斜率變化點的計算參考點，計算第一個斜率變化點和與第一個斜率變化點相鄰的第二個數(shù)據(jù)點A₂的連線的斜率k₁₂，并以斜率k₁₂作延長線計算出第三個數(shù)據(jù)點A₃的坐標預測值，如果第三個數(shù)據(jù)點A₃的坐標預測值與真實值之差的絕對值小于δh，則繼續(xù)計算第二個數(shù)據(jù)點A₂和與第二個數(shù)據(jù)點A₂相鄰的第三個數(shù)據(jù)點A₃的連線的斜率k₂₃，并以斜率k₂₃作延長線計算出第四個數(shù)據(jù)點A₄的坐標預測值，依次類推，直至某一個數(shù)據(jù)點的坐標預測值與真實值之差的絕對值大于等于δh，則將該數(shù)據(jù)點作為煤層底板曲線的第二個斜率變化點，然后按照上述計算方法，以上一個確定的斜率變化點作為下一個斜率變化點的計算參考點，依次確定煤層底板曲線上的其余各個斜率變化點；

33)根據(jù)得到的煤層底板曲線上的所有斜率變化點構成煤層底板的分段線性化曲線；

4)采用融合地質(zhì)環(huán)境信息的采煤機定位技術獲取采煤機實時位置和姿態(tài)信息，根據(jù)采煤機實時位置信息確定采煤機所在的煤層底板的分段線性化曲線的直線段，并由該直線段斜率的反正切值得到煤層傾角α，根據(jù)采煤機實時姿態(tài)信息中的翻滾角γ，利用采煤機下滾筒截割臥底調(diào)整量與采煤機姿態(tài)信息中翻滾角變化量關聯(lián)模型，計算出采煤機下滾筒臥底調(diào)整量Δh＝d tan(γ-α)，從而控制采煤機姿態(tài)，使采煤機翻滾角與煤層傾角保持一致。