[發明專利]一種雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法

有效

• 申請號: 201910284619.2
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110145501B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 沈剛;朱真才;臧萬順;李翔;湯裕;曹國華;周公博;劉送永;彭玉興;盧昊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: F15B1/02
• 分類號: F15B1/02;F15B19/00;B66B7/10;G05B13/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

1.一種雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立雙繩纏繞式超深立井提升子系統數學模型；

步驟2：建立電液伺服子系統位置閉環的數學模型；

步驟3：非線性系統平整度特性；

步驟4：設計雙繩纏繞式超深礦井提升子系統平整度控制器；

步驟5：設計電液伺服子系統位置閉環平整度控制器。

2.根據權利要求1所述的雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，步驟1中所述的雙繩纏繞式超深立井提升子系統數學模型如下：

式中，和q分別為廣義加速度、速度和位移，q＝[x_c,y_c,θ]，x_c和y_c分別為提升容器重心的垂直和水平位移，θ_c為提升容器的逆時針旋轉角度，M、C、K和F分別為質量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和提升子系統的非有勢力；其中：

3.根據權利要求2所述的雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，在提升子系統建模過程中，假設沒有偏移載荷條件，即a₁＝a₂，且當提升容器的逆時針旋轉角度為0，兩根鋼絲繩的張力一致；因此，雙繩纏繞式超深立井提升子系統數學模型簡化為：

式中，M_ij、C_ij、K_ij和F_ij分別為質量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和非有勢力的元素，i＝1,2,3和j＝1,2,3。

4.根據權利要求3所述的雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，提升容器的位姿調平是由兩個液壓執行器調節的，因此，u₁＝u＝-u₂，提升容器傾角θ為控制量，因此，雙繩纏繞式超深立井提升子系統數學模型進一步簡化為：

式中，

由于k_h1和k_h2遠大于c_h1和c_h2，雙繩纏繞式超深立井提升子系統數學模型再進一步化簡為：

5.根據權利要求3所述的雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，選取狀態變量為提升子系統動力學模型可以轉化為狀態空間形式：

y₁＝x₁

式中，h₁＝B/A，h₂＝C/A，h₃＝R/A，f＝F₀/A。

6.根據權利要求1所述的雙繩纏繞式超深立井提升系統提升容器位姿控制方法，其特征在于，步驟2所述的電液伺服子系統數學模型如下：

式中，A_p為液壓缸活塞的有效作用面積，C_tl為液壓缸總泄漏系數，x_p為液壓缸活塞桿的位移，V_t為液壓缸進油腔和回油腔的總體積，β_e為液壓缸油液的有效體積彈性模量；

根據牛頓第二定律，電液伺服系統的負載力平衡方程如下：

其中，F_L為液壓缸作用在浮動天輪的力，m為浮動天輪總質量，B_p為液壓缸粘性阻尼系數。