采煤机记忆调高试验模型控制系统研究

摘要

随着采煤机械化程度的不断提高和现代自动控制技术的快速发展，实现无人工作面是现今采矿工业的研究重点，无人工作面实现的关键技术包括采煤机自动调高技术、采煤机自主定位和自动导航技术、煤岩界面识别技术等。而采煤机记忆调高技术是采煤机自动调高技术的关键技术之一，针对传统的采煤机人工调高操作的方法和其他自动调高方法的缺点，本文选择了记忆调高方法，并在采煤机试验模型上就这种方法展开了研究并进行了试验，取得了一定成果。 本文首先阐述了采煤机滚筒调高技术国内外发展趋势和研究现状；通过查阅相关国内外资料，了解了采煤机的工作原理、采煤工艺和滚筒的调高原理，为采煤机结构简化和模型建立打下了坚实的基础；搭建了采煤机记忆调高试验模型并重点对摇臂部分进行了相关分析，给出了试验模型的数学描述，并对相应的控制方法进行了分析；在以上基础上搭建了整个控制系统的硬件平台，详细分析了其中各个部分以及传感器的选型和电气连接；编制了控制系统的软件部分，详细分析了其中各个模块的功能和原理，分析了软件设计过程所需要解决的关键问题；通过硬件设计和软件设计，完成了整个控制系统的设计、制作了印刷电路板并进行了整个系统的调试和试验；对全文做出总结，归纳了研究内容和结论，分析了试验结果，并结合存在的问题，做出进一步的展望，指出采煤机滚筒记忆调高技术在今后需要进一步深入研究。 本课题研究表明，结合嵌入式PC/104计算机开发技术和先进控制理论的应用，采煤机滚筒记忆调高技术渴望取得很大进步，能够在采煤工作面得以实现。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1采煤机调高技术的发展现状

1.1.1国外采煤机调高技术的发展现状

1.1.2我国采煤机调高技术的发展现状

1.2采煤机记忆调高提出的背景

1.3采煤机记忆调高的研究意义

1.4本文的研究内容和技术路线

1.4.1本文的研究内容和任务

1.4.2本文的技术路线

1.5本章小结

2采煤机记忆调高技术概述

2.1采煤机的基本结构和各部分的功能

2.2采煤机采煤工艺

2.3采煤机记忆调高的功能和基本原理

2.4本章小结

3采煤机记忆调高试验模型机械部分设计和分析

3.1采煤机记忆调高试验模型机械部分的基本结构

3.2采煤机记忆调高试验模型的数学描述

3.3采煤机记忆调高试验模型摇臂部分的运动分析

3.3.1右摇臂的运动分析

3.3.2左摇臂的运动分析

3.4本章小结

4采煤机记忆调高控制理论和控制策略

4.1引言

4.2采煤机记忆调高控制理论

4.2.1最小二乘理论

4.2.2利用最小二乘法求得目标曲线

4.2.3利用最小二乘理论跟踪目标曲线

4.3采煤机记忆调高试验模型的控制策略

4.4本章小结

5采煤机记忆调高试验模型控制系统硬件设计

5.1采煤机记忆调高试验模型控制系统硬件部分的整体框架和工作原理

5.2采煤机记忆调高试验模型控制系统弱电部分设计

5.2.1控制系统嵌入式控制器的选型

5.2.2控制系统数据采集卡的选型

5.2.3控制系统存储设备的选型

5.2.4控制系统传感器的选型

5.2.5控制系统输入/输出板卡的设计

5.3采煤机记忆调高试验模型控制系统强电部分的设计

5.4控制系统硬件部分的调试

5.5本章小结

6采煤机记忆调高试验模型控制系统软件设计

6.1控制系统软件的开发环境和工具

6.2控制系统软件设计要求和设计思想

6.3控制系统软件的组成部分

6.4控制系统软件流程和各功能模块流程

6.4.1窗体加载模块

6.4.2系统自检模块

6.4.3试切采样模块

6.4.4曲线拟合模块

6.4.5切割运行模块

6.4.6复位停机模块

6.5软件抗干扰算法

6.6软件设计过程中的关键问题及其处理方法

6.7控制系统软件部分调试

6.8本章小结

7采煤机记忆调高试验模型控制系统试验

7.1试验条件和方法

7.2试验结果与分析

7.3本章小结

8总结

8.1论文工作的总结

8.2进一步工作展望

致谢

参考文献

附 录