一种刮板输送机推溜运动次序的控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种刮板输送机控制系统及方法，具体是一种刮板输送机的推溜运动次序控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着国家973计划“深部危险煤层无人采掘装备关键基础研宄”、“863”计划重点资助项目“采煤机远程控制技术及监测系统”，国家发改委智能制造装备专项《煤炭综采成套装备智能控制系统项目》等大型国家煤矿智能设备项目的开展，综采工作面上重型装备的自动化控制越来越受到重视，对其控制的要求也越来越高，而就目前研宄状态而言，对于刮板输送机的运动控制，涉及到液压支架的电液控制系统的推溜控制部分，在对刮板输送机进行推溜时，由于刮板输送机之间链连接的双向约束以及推溜时所需要的液压泵压力限制，为了最小化推溜的控制时间，需要对刮板输送机的运动控制次序进行合理的控制，然而目前还没有涉及到针对刮板输送机的运动控制次序的相关研宄。此外，目前当刮板输送机在推溜时，只能分阶段的控制，即无法“一键控制”，需要操作人员根据当前的推溜情况，不断的更新控制策略，利用液压支架的推溜液压缸去推动刮板输送机，工人的重复工作量多，劳动强度大，也不利于综采工作面“少人化”发展的进程。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种刮板输送机的推溜运动次序控制系统及方法，无需人工实时更新控制策略，实现“一键控制”，且能够在保证刮板输送机被液压支架推齐的基础上，减少推溜时间，提高综采工作面设备的自动化水平。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:本刮板输送机推溜运动次序控制系统，包括刮板输送机本体，以及与刮板输送机相连的液压支架推溜液压缸，还包括液压支架电液控制推溜位移采集子系统以及刮板输送机运动次序控制子系统，所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统与液压支架的推溜液压缸进行物理连接，
[0005]所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统包括液压支架电液控制系统主控器、液压支架控制器以及与每个支架对应的推溜位移传感器；所述推溜位移传感器与液压支架控制器电连接，
[0006]所述液压支架电液控制系统主控器与每个液压支架的控制器通过网络连接；
[0007]所述刮板输送机运动次序控制子系统包括用于控制和计算的微控制单元MCU，用于数据存储的嵌入式数据库，用于与所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统进行通信的网络连接接口，所述微控制单元MCU包括推溜曲线构造与分段单元、运动次序控制计算单元以及运动次序指令单元。
[0008]一种刮板输送机推溜运动次序控制系统的控制方法，包括以下步骤:
[0009]I)利用所述的液压支架电液控制推溜位移采集子系统，对刮板输送机的每个中部槽推溜位移进行采集，构建出整条推溜曲线；
[0010]2)对构建的推溜曲线进行分段处理，按照曲线的平整度，将曲线分为三段，即推溜曲线中部的弯曲段，以及处在弯曲段左右方向上的左控制段和右控制段；所述推溜曲线的左控制段控制范围为LCS = [0，SI]、右控制段控制范围为RCS = [S2, N]以及中间的弯曲段控制范围为CCS = [SI, S2]，当采煤机方向自左向右时，即dir = right时，采煤机段处在的范围是MCS= [52，53]，此时52〈53 ;当采煤机方向自右向左时，即dir = left时，采煤机处在的范围时MCS = [S3, SI],此时S3〈S1 ;上述所述的SI，S2，S3，N为液压支架的支架号，即每个中部槽在工作面上的水平坐标以液压支架的支架号进行计量的；
[0011]3)对需要推齐的控制段即LCS与RCS进行运动控制，所述微控制单元MCU先将LCS与RCS信息存储在嵌入式数据库中，然后分别对LCS以及RCS进行预推溜的运动次序进行迭代计算，具体计算步骤如下:
[0012]a.载入需要控制的曲线段的坐标数据，初始化系统变量，求解出推溜曲线的最大值、最小值、极大值集合以及极小值集合；
[0013]b.对于极小值集合内的每一个曲线点，根据其位移的大小进行升序排列，位移最小的曲线点，最先进入步骤(C)中的迭代计算环节；
[0014]c.以步骤(b)中先定的曲线点为基准，设定迭代求解的范围[RS，RE]，对这个范围内所包含的曲线点按照其位移大小进行升序排列，位移最小的曲线点对应的刮板输送机中部槽，最先进入所述微处理单元MCU的预推溜计算，其中RE-RS即决定于液压泵的推溜压力；
[0015]d.对步骤(C)中选定的曲线点所对应的位移推溜一个步长Ad，检查其最终位移是否达到最大的推溜位移；
[0016]e.如果是，则设置当前中部槽的推溜位移为最大的推溜位移值，并设置当前的迭代标识量设置为false，进入计算步骤(f)，如果否，则直接进入步骤(f);
[0017]f.判断相邻的两个支架之间是否达到最大的位移差AD，如果是，则设置当前中部槽的推溜位移为相邻的两个中部槽的最小位移与推溜步长之和，并设置当前中部槽的迭代标识量为false，进入步骤(g);如果否，则累加当前中部槽的推溜位移，并设置当前中部槽的迭代标识量为true，并进入步骤(g);
[0018]g.检查所有中部槽的迭代标识量，如果所有的迭代标识量都为false，则转回步骤(C);相反，则结束迭代计算；
[0019]上述所述的步长Ad小于最大位移差AD。
[0020]4)根据上述迭代计算，得到每一个极小值集合中每一个极小值附近液压泵允许的推溜能力范围，当所能推溜的位移差达到最大时，记录下此时的基础曲线点以及当前中部槽的推溜位移总和，如此反复迭代，得到推溜位移总和集，对此集合进行降序排列，根据此顺序对刮板输送机进行有次序的运动控制。
[0021]进一步地，所述步骤⑴中的推溜曲线以离散点序列集合表示，即P= {(dpi)，(d2, 2)，(d3, 3),...(dN, N)}，其中N为液压支架的支架号。
[0022]与现有技术相比，本发明在液压支架推溜刮板输送机时，根据液压泵的压力与刮板输送机中部槽之间最大位移差的限制情况，合理安排刮板输送机被推溜的运动次序，可以使刮板输送机动作平缓，减少了刮板输送机相邻中部槽之间的钢性冲击；减少了刮板输送机被推溜的时间，提高了刮板输送机推溜的效率；增加了刮板输送机的被推溜后的线性度，有效地减少了采煤机与刮板机之间的钢性冲击与摩擦。本发明无需人工根据当前的推溜情况实时更新控制策略，在刮板机推溜时，实现了 “一键控制”，解决了刮板输送机与液压支架推不齐，且推溜工作量极大的难题，有效地提高了综采工作面设备的自动化水平，减少了推溜时间和人工的劳动强度。
【附图说明】
[0023]图1是本发明刮板输送机推溜运动次序控制系统原理图；
[0024]图2是本发明的刮板输送机的工作曲线图；
[0025]图3是本发明刮板输送机推溜运动次序控制原理图；
[0026]图4是本发明刮板输送机推溜运动次序控制流程图；
[0027]图5是本发明刮板输送机推溜运动次序控制预测流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0029]如图1所示，本发明一种刮板输送机推溜运动次序控制系统，包括刮板输送机本体、液压支架电液控制推溜位移采集子系统以及刮板输送机运动次序控制子系统三大部分，所述刮板输送机运动次序控制子系统安装在刮板输送机，另外，还包括与刮板输送机相连的液压支架推溜液压缸；所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统与液压支架的推溜液压缸进行物理连接，以便液压支架对刮板输送机进行推溜。
[0030]所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统包括液压支架电液控制系统主控器、液压支架控制器以及与每个支架对应的推溜位移传感器；所述推溜位移传感器与液压支架控制器电连接，所述液压支架电液控制系统主控器与每个液压支架的控制器通过网络连接，用于采集当前支架所对应的推溜位移传感器的数据，进而得到每个中部槽的推溜位移。
[0031]所述刮板输送机运动次序控制子系统包括用于控制和计算的微控制单元MCU，用于数据存储的嵌入式数据库，用于与所述液压支架电液控制推溜位移采集子系统进行通信的网络连接接口，所述微控制单元MCU包括推溜曲线构造与分段单元、运动次序控制计算单元以及运动次序指令单元三部分。
[0032]如图2所示，所述微控制单元MCU主要作用是，根据采集得来的每个中部槽推溜位移，构造推溜曲线，根据所构造的推溜曲线利用分段算法将其采煤机所在段以及刮板输送机的弯曲段进行自动识别。所述运动次序控制计算单元作用是，根据分段之后的推溜曲线，给出合适的运动次序，使得液压支架推溜刮板输送机时可以使刮板输送机动作平缓，减少刮板输送机相邻中部槽之间的钢性冲击；减少刮板输送机被推溜的时间，提高刮板输送机推溜的效率；增加刮板输送机的被推溜后的线性度，减少采煤机与刮板机之间的钢性冲击。
[0033]如图3所示，图中第一阶段即为原始的需要控制的曲线段，在进行运动次序控制时，必须先找出此原始曲线的最大值、最小值、最大值集合以及最小值集合。在第二阶段时，开始进行第一次运动控制，从图中可以看出，极小值点集合中有两个元素，其他位置区域分别为如图中1、2所示的位置。通过计算，在极小值附近