[發明專利]基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法

有效

• 申請號: 202111373313.8
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114215573B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 孟昭勝;曾慶良;陳連軍;謝云躍;李青海;黃萬朋;張俊明;徐鵬輝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D23/12
• 分類號: E21D23/12;E21D23/04;E21D23/06;G01C21/16;G01F23/00;G01S17/08;G05D3/12
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

1.一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，包括：

S1.液壓支架的控制面板內置基礎結構參數，確定液壓支架運行過程中的變量姿態參數；

S2.建立液壓支架姿態監測數學模型，將支架前立柱和后立柱的全行程數據依次間隔輸入支架姿態監測數學模型；

S3.基于密集點群間隔定義采用N-X分法建立面向液壓支架姿態監測的密集點群樣圖；

S4.建立支架的姿態控制數學模型，等間隔輸入支架合理支護擺角范圍內挑高角和貼頂角的全姿態數據，建立面向液壓支架姿態控制的密集點群樣圖；

S5.運用N-X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架當前支護姿態，運用N-X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架前立柱和后立柱的最終目標長度；

S6.支架控制面板將支架前立柱和后立柱的當前立柱長度和目標長度進行比對，依據比對差值輸出比例控制信號控制比例電磁換向閥啟閉，進而控制支架進行姿態調控；

所述N-X分法具體包括：根據目標值確定立柱長度的搜尋誤差δ，并將誤差代入公式：

計算最優N-X值，其中L_max為目標立柱的最大行程，L_min為目標立柱的最小長度，N為立柱行程劃分次數，x為循環搜尋次數。

2.根據權利要求1所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述液壓支架包括底座、后連桿、前連桿、掩護梁、頂梁、前立柱和后立柱；所述前立柱和后立柱配置在底座和頂梁之間，后連桿和前連桿的兩端分別連接底座和掩護梁，掩護梁和頂梁鉸接固定。

3.根據權利要求2所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述液壓支架的底座布置有九軸傾角傳感器，確定空間姿態角；前立柱和后立柱上均布置有隔爆液位傳感器，監測前立柱和后立柱的長度參數；頂梁的兩個側面布置有面陣激光測距傳感器，監測頂板實時參數；所述控制面板通過輸出控制信號調整前柱比例閥和后柱比例閥。

4.根據權利要求1所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述基礎結構參數包括后連桿基準定位高度L1、后連桿基準長度L2、前后連桿上鉸點距離L3、前連桿上鉸點與頂梁-掩護梁鉸點距離L4、后立柱上鉸點至頂梁-掩護梁鉸點距離L5、前后立柱上鉸點距離L6、前立柱垂向定位距離L9、后立柱垂向定位距離L10、前連桿下鉸點垂向定位距離L0、后連桿垂向定位距離L11、前連桿長度L12、后立柱下鉸點橫向定位距離L14、前后立柱下鉸點橫向定位距離L15、前后立柱水平擺角J3。

5.根據權利要求1所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述變量姿態參數包括后連桿與水平方向夾角為挑高角J1、后連桿與底座之間的夾角J2、后連桿與掩護梁之間的夾角J4、掩護梁與前連桿和底座連接端連線之間的夾角J5、掩護梁與豎直方向的夾角J6、貼頂角J7、前立柱的長度L8、后立柱的長度L7、后連桿和掩護梁連接端與前連桿和底座連接端之間的距離L13。

6.根據權利要求1所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述液壓支架姿態監測數學模型為：

利用液壓支架姿態監測數學模型，以及監測的前立柱和后立柱長度推算后連桿挑高角和頂梁貼頂角。

7.根據權利要求1所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述支架的姿態控制數學模型為：

通過獲取支架挑高角和貼頂角，反算支架前立柱和后立柱的目標長度進而控制立柱換向閥啟閉調控立柱達到目標長度。

8.根據權利要求7所述的一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，其特征在于，所述支架的姿態控制數學模型等間隔輸入支架合理支護擺角范圍內挑高角和貼頂角的全姿態數據，間隔定義過程代入公式：

其中J_max為目標角度的最大允許值，J_min為目標角度的最小允許值。