专利名称：一种掘进机记忆截割控制系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种煤巷机械领域的悬臂式掘进机，特别涉及一种掘进机记忆截割控制系统及其方法。
背景技术：
国内煤及半煤岩巷道掘进一般采用悬臂式掘进机，是井下综掘工作的核心装备，这种掘进机具有机动性能好、可截割任意断面、效率高等优点。悬臂式掘进机截割作业的方式有两种，人工截割方式和自动截割方式。人工截割方式是指司机手动操纵液压阀上的若干手柄，通过人工去控制升降油缸、回转油缸的运动速度、运动幅度、起停顺序，从而实现截割悬臂一定的回转、升降动作，最终截割出一个符合设计要求的巷道断面。其优点是:作业方式灵活、对工况的适应性强。其缺点是:工人劳动强度大、劳动条件恶劣，工作效率较低，断面截割质量较低，对司机的操作水平要求较高。实际上，截割后的断面质量如何，很大程度上就直接取决于司机的个人经验和手感。自动截割方式是指工人通过人机交互界面，向掘进机输入各种所需要的截割参数，继而掘进机即可按照事先编制好的控制程序，自动去控制截割臂运动，最终自动截割出一个符合设计要求的巷道断面。在此过程中，工人只起到设定初始截割参数、监视工况的作用。在人工设定好初始的截割参数后，随后的整个截割作业的具体实施皆可由掘进机自动程控完成。这种自动截割方式的优点是:工人劳动强度小、劳动条件好，工作效率高，断面截割质量较高。其缺点是:作业方式欠灵活，较适用于煤巷的掘进作业，而对其他条件下的工况适应性不强。并且，实际试验时往往会出现:对于煤质较软的巷道，类S路径的设计会降低截割效率；对于除矩形、梯形外的特殊形状的巷道，达不到较好的截割效果。随着计算机技术、通信技术、电子控制技术在大型机械的不断应用与发展，掘进机已经能够实现遥控和远程监测，工人可通过监测画面，远程操作遥控手柄，实现对掘进机的控制。本发明致力于提高煤矿井下掘进装备智能化水平，使巷道施工更加安全、优质、高效，提出一种记忆截割的作业方式，工人可以利于掘进机进行学习记忆，掘进机按照记忆存储的数据自动运行，这种截割方式为掘进机在巷道围岩稳定的条件下掘进，提供一种新的控制手段。目前采煤机已有记忆截割方面的研究。但是由于采煤机与掘进机本体结构及工作方式上存在较大差异，并且没有较实用的方案，因此无法借鉴应用于掘进机上。鉴于以上所述情况，本发明人基于多年从事此类领域的研究及承担完成大型项目的经验，经过不断的研究、设计，并经反复试验及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新的掘进机截割作业控制方法，使掘进机在围岩稳定的条件下，不仅可以使用手动方式、自动方式进行截割作业，还可以使用记忆截割方式，综合人工与自动截割的优点，减少工人掘进作业的劳动强度，并且记忆截割过程中加入的边界控制功能能够保证巷道断面边界的成形质量。本发明的主要目的还在于，利用记忆截割技术，加之远程遥控与监测技术，可实现远程遥控人工示范截割，之后进行远程一键式控制进行记忆自动截割，达到综掘工作面掘进过程的少人甚至无人化，消除因突水、瓦斯突出等突发事故造成的人身安全隐患，解决了高突工作面的掘进安全难题。发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的掘进机记忆截割控制系统及其方法，由检测单元、控制单元、执行单元、比例放大板和负载敏感式比例换向阀组组成，其中检测单元包括回转油缸位移传感器、升降油缸位移传感器和截割电机电流传感器；执行单元是指回转台回转油缸和截割臂升降油缸，用于驱动截割臂进行水平和垂直方向的单独或符合运动，从而控制截割头截割出所需巷道断面。整个掘进机记忆截割控制系统，由检测单元检测出描述人工示范截割路径的截割头和截割臂空间位置的油缸位移伸缩量，以及检测截割电机电流值，由控制单元采集检测单元的传感器信号进行存储记录，并且对记忆路径拟合重现后，直接或间接向掘进机的执行单元发出控制信号，进而控制掘进机截割臂和截割头进行记忆自动截割运动。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的控制单元包括:PCC (可编程计算机控制器)、智能工控面板、遥控器和机身操作手柄；PCC与智能工控面板构成机载计算机控制系统，PCC置于电控箱中，智能工控面板位于司机座椅右侧，它们之间通过CAN总线协议进行通讯，PCC由CPU及多个输入输出模块组成，可采集掘进机各传感器信号和对掘进机进行综合保护，发出的控制信号经由比例放大板及负载敏感式比例换向阀组输出给执行单元，智能工控面板用于进行自动控制所需的数学运算及逻辑处理，并可用于人机交互、实时显示掘进机运行状态及故障报警信息等；遥控器可无线近距离操作掘进机，还具有一键式触发智能控制功能，与PCC之间通过RS232通讯，该遥控器发出的控制信号，经由PCC解析处理后再传递给后续元件；机身操作手柄为机身上直接用于操作掘进机的摇杆，直接通过负载敏感式比例换向阀组控制执行单元。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的遥控器和机身操作手柄，当使用机身操作手柄操作掘进机时，若掘进机前方粉尘过大，影响司机观察视线，可参考智能工控面板的监测主界面控制截割运动，其主界面上可显示巷道断面形状及截割头在巷道中的位置；当使用遥控器操作掘进机时，若掘进工作面配有远程监测及视频监控系统，司机或技术人员可直接参考远程监测画面操作掘进机进行示范截割，然后一键式触发控制掘进机进行记忆截割，完全脱离掘进机机身来操作。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的回转油缸位移传感器、升降油缸位移传感器内置于截割臂升降油缸与回转台回转油缸，用于检测油缸位移伸缩量，从而可以计算出截割头在巷道中水平位置、垂直位置，再结合截割电机电流传感器检测出的电流值可记录出掘进机记忆截割的示范轨迹；截割电机电流大小可间接反应出巷道煤岩硬度变化，用于在掘进机自动截割时对截割臂摆速进行自适应控制，若进行记忆截割时，某一位置截割电机电流总是过载，则可根据情况对记忆截割的路径进行微调，避开煤岩过硬的位置，保护截割电机及截齿。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的掘进机记忆截割控制方法包括人工示范和记忆自动截割两个过程；人工示范时，掘进机司机根据现场工况及经验利用遥控器或机身操作手柄先操作掘进机示范截割一刀，PCC通过编制好的程序计算判断，进行采集记录路径；记忆自动截割时，首先智能工控面板通过记忆的信息对示范路径进行拟合，并进行智能优化，将多余的路径去掉，智能优化为适宜掘进机运动的截割路径，根据优化后的路径自动控制截割臂摆动，进行记忆自动截割；边界控制功能无论是人工示范还是记忆自动截割都可保证巷道边界成形质量；记忆自动截割过程中，还可根据检测单元检测到的信息对优化后路径进行微调，但若地质条件发生明显变化，则重复上述两个过程，根据司机手动操作截割情况重新记忆工作参数，再对新路径进行记忆自动截割。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的人工示范过程需要采集记录路径，司机操作时无论采用遥控器或者操纵手柄，掘进机每走完一个截割步骤进行转向时，中间会稍有停顿，即截割臂升降油缸及回转台回转油缸阀口同时关闭，以停顿作为每个截割步骤停止的标志，采集截割头停止位置关键点，记录其空间水平位置、垂直位置坐标，直至人工示范结束，最终形成一个示范路径关键点集合，存储在数组中记录下来。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的路径拟合，将采集到的每相邻两个关键点之间作为一段截割路径，用这些直线段或斜线段来拟合人工示范的路径，利用此拟合方法，即使巷道断面为半圆拱形，也可根据司机操作时停顿情况，用多段折线来模拟弧形线段。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的路径智能优化，由于悬臂式掘进机为大质量体，并且垂直摆动与水平摆动是两个分别独立的液压控制系统，因而不断的运动、停止会造成机器抖动，为此要对拟合路径进行智能优化，若司机操作掘进机截割一段近似水平直线时出现了多次停顿，会造成记录多个关键点，路径拟合时也会形成多段折线，这时需要进行比较与判断是否可以去掉这些多余的关键点，首先比较这些关键点垂直位置是否与水平直线的初始点相差很小，其次比较其截割电机电流值是否接近截割电机额定电流值，当同时符合条件时判断其为多余的关键点并删减掉，最终优化后的路径会减去不必要的多余折线路径。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的记忆自动截割阶段，路径智能优化后控制掘进机执行单元进行截割时，以自动截割成形为基础，当截割路径为水平时，控制回转台回转油缸单独开启，当截割路径为垂直直线或斜线时，控制回转台回转油缸、截割臂升降油缸同时开启，按照距离目标距离的远近分别设定阀口开度大小，进行复合运动。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的掘进机记忆截割控制方法，具有边界控制功能，其在人工示范和记忆自动截割两个阶段控制方法不同，具体的巷道断面轮廓、巷道边界允许的最大误差等信息可在下井前存入智能工控面板中；记忆自动截割时，通过截割头的高精度定位、截割臂慢启慢停以及摆速的自适应控制来保证巷道的成形质量；人工示范时，实时检测截割臂升降油缸以及回转台回转油缸位移伸缩量，可以算出截割头当前的垂直位置和水平位置，然后与存入的巷道断面轮廓进行比较，如果检测到截割头与巷道边界距离小于允许的最大误差，则强制执行将截割臂升降油缸、回转台回转油缸阀口关闭，使截割头停止运动，并发出报警信息及时提示司机，避免因掘进机司机视线不好造成的断面超挖、欠挖。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，可实现掘进机对截割过程的记忆学习，这种记忆截割的方式综合了人工截割与自动截割两者的优点，适用于掘进机在巷道围岩稳定的条件下截割。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，其中所述的边界控制方法，确保了系统控制精度高，巷道边界成形质量好，可保证断面边界控制误差可控制在IOcm以内。本发明掘进机记忆截割控制系统及其方法与现有技术相比，具有明显的优点与有益效果。借由上述技术方案，本发明提供的掘进机记忆截割控制系统及其方法，可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点:
(1)本发明提供了一种新的掘进机截割控制方式一记忆截割，为掘进机在巷道围岩稳定的条件下掘进，提供一种新的控制手段；
(2)本发明结合了人工截割方式与自动截割技术两者的优点，工人根据现场情况及经验设计合理的截割工艺路径，利用掘进机进行学习记忆，控制掘进机按照人工示范的路径自动截割，减轻工人劳动强度，促进煤矿巷道高效、安全施工；
(3)本发明具有路径智能优化功能，不仅是简单的路径拟合，更是根据掘进机本身的截割作业特点，通过截割头空间位置及截割电机电流值多个参数的判断，对拟合路径进行智能优化，减少不必要的截割步骤，保护截割电机、截齿，提高工作效率；
(4)本发明具有巷道边界控制功能，保证掘进机人工示范截割以及记忆自动截割时的巷道成形质量，断面边界控制误差可控制在IOcm以内；
(5)本发明实用性强，不仅适用于掘进机本地操作，还可融入目前广泛使用的遥控和远程监测技术，可远程控制掘进机进行记忆截割，安全度高，符合新时期煤矿安全生产的要求。综上所述，本发明掘进机记忆截割控制系统及其方法，目的在于提高掘进装备的自动化、智能化程度，自动截割成形在实际应用中也会出现很多弊端，为此，在巷道围岩稳定条件下，可采用掘进机记忆截割作业方式，用机器来学习人的劳动过程，使矿工从繁重的体力劳动中解脱出来，代替人在有害环境中从事危险作业，同时边界控制功能可以提高巷道成形质量，解决人工截割时的模糊截割、误操作问题。该系统及方法适于煤巷掘进实用，使煤矿井下掘进装备的控制手段发生质的飞跃，而且具有产业的广泛利用价值。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本发明系统结构组成示意图。图2是本发明控制原理图。图3是本发明路径拟合及智能优化示意图。图4是本发明人工示范边界控制原理示意图。图5是本发明记忆截割程序流程图。图中:
1:检测单元2:控制单元
3:执行单元4:比例放大板
5:负载敏感式比例换向阀组6:PCC
7:智能工控面板8:遥控器
9:机身操作手柄10:回转油缸位移传感器
I1:升降油缸位移传感器12:截割电机电流传感器 13:回转台回转油缸 14:截割臂升降油缸
15:截割头运动16 =CAN总线协议
17:RS23218:记忆截割程序
19:截割头运动轨迹及断面轮廓 20:人工示范
21:记忆自动截割22:截割头水平位置
23:截割头垂直位置24:截割电机电流值
25:回转油缸伸缩量目标值26:升降油缸伸缩量目标值
27:采集路径信息28:控制指令。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的掘进机记忆截割控制系统及其方法的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。本发明较佳实施例的掘进机记忆截割控制系统及其方法，如图1所示，由检测单元1、控制单元2、执行单元3、比例放大板4及负载敏感式比例换向阀组5组成，其中检测单元包括回转油缸位移传感器10、升降油缸位移传感器11和截割电机电流传感器12，控制单元包括PCC6、智能工控面板7、遥控器8和机身操作手柄9，执行单元包括回转台回转油缸13和截割臂升降油缸14，PCC经由比例放大板及负载敏感式比例换向阀组向执行单元发出控制信号，PCC与智能工控面板通过CAN总线协议进行通讯，智能工控面板中存储记忆截割程序，并实时显示截割头运动轨迹及断面轮廓，遥控器与PCC之间通过RS232通讯，该遥控器发出的控制信号，经由PCC解析处理后再传递给后续元件，机身操作手柄直接通过负载敏感式比例换向阀组驱动执行单元。所述的掘进机记忆截割控制系统及其方法，适用于掘进机机身位姿无偏差的情况，若掘进机机身位姿有偏差，本方法可配合掘进机机身位姿误差监测系统及定向掘进控制系统，同样可实现掘进机记忆截割。如图2所示的掘进机记忆截割控制原理图，由人工示范19和记忆自动截割20两个步骤组成，人工示范时，可以用遥控器或机身操作手柄控制截割头运动，需要记录的信息为截割头水平位置、截割头垂直位置以及截割电机电流值，PCC将采集到的路径信息传给智能工控面板，智能工控面板通过一些列计算及处理后，将控制指令传递给PCC，由PCC实时监测判断截割臂升降油缸、回转台回转油缸的伸缩量是否达到目标值，同时由检测单元各传感器实时检测反馈。如图3所示的掘进机记忆截割路径拟合及智能优化示意图，以半圆拱形巷道为例，假设司机自底向上进行类S路径截割，采用多段折线来截割顶面弧线段，图中红色圆点为采集到的所有关键点，那么形成的示范路径数组为A—B—C一D—E—Tl一T2—T3—T4一T5 — F— G— H— I 一 J一 K，将采集到的每相邻两个关键点之间作为一段截割路径，用这些直线段或斜线段来拟合人工示范的路径；但是从E到F之间停顿点过多，这段路径会使截割头不断的运动、停止，会造成掘进机的抖动，损坏截割头截齿，同时也会降低截割效率，因此对拟合后的路径进行智能优化，首先设定纵向最小步距值7，按序号从小到大顺序，首先取A点，比较与B点其纵坐标之差是否大于7,如小于,则继续比较A点与C点纵坐标之差,大于7，则保留B点，这样A— B成为记忆截割的一段路径；然后取B点，因为与C点纵坐标之差大于I，则不继续比较，保留C点，形成B— C段路径；以此类推，当比较到E点时，取Tl进行比较，小于7后继续与T2比较，直到比较到G点才大于设定值，那么取G的前一个点F比较适宜，继续比较T1、T2、T3、T4、T5点的截割电机电流值是否小于额定电流的1.5倍(此值可根据悬臂式掘进机电气控制设备中对电流过载保护的要求确定)，若全部小于，可以确定将Tl、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5全部去掉，只保留F点形成E— F路径，智能优化后最终形成记忆截割路径数组 A — B— C-D-E-F- G-H-1-J-K0如图4所示的人工示范边界控制原理示意图，当检测到人工示范截割状态时,边界控制程序模块一直循环运行，实时检测升降油缸位移伸缩量以及回转油缸位移伸缩量，带入公式可以算出截割头当前的垂直位置和水平位置，然后与存入智能工控面板的巷道边界信息进行比较，如果检测到距巷道边界的距离小于允许的最大边界误差，则强制执行将升降油缸、回转油缸阀口流量置为0，使截割头停止运动。如图5所示的掘进机记忆截割程序流程图，掘进机记忆截割控制方法的实施步骤为:
(1)下井前可在智能工控面板中预存入多个大小形状各异的断面轮廓、允许最大边界误差值等巷道边界信息；
(2)启动人工示范模式，记录初始关键点，然后检测截割臂升降油缸与回转台回转油缸是否同时关闭，当同时关闭时记录关键点，人工示范结束后，形成示范路径数组，人工示范过程中一直运行边界控制程序模块，若超出巷道边界，则截割头停止不动；
(3)智能工控面板对示范路径数组进行智能优化，经过比较判断，删减掉不必要的中间点，形成记忆截割路径数组；
(4)启动记忆自动截割模式，智能工控面板顺序取记忆截割路径数组中相邻的两个点，形成一段截割路径，经计算后得出升降油缸伸缩量目标值和回转油缸伸缩量目标值，并传递给PCC ；
(5)PCC实时监测截割臂升降油缸与回转台回转油缸伸缩量是否达到目标值，达到目标值后结束当前截割步骤；
(6)智能工控面板判断每个截割步骤执行后是否到达终点，若达到终点，则结束当前断面的记忆截割，掘进机停机进行支护工作，否则继续进行下一截割步骤的计算，并发出控制指令；
(7)长期使用记忆截割功能时，若某一位置截割电机电流总是过载，程序会对记忆截割的路径进行微调，避开煤岩过硬的位置；若地质条件发生明显变化，则可以人为调整路径，重复上述过程重新记忆。如上所述是本发明的基本构思。但是，在本发明的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种掘进机记忆截割控制系统，包括检测单元(I)、控制单元(2)和执行单元(3)，系统还包括比例放大板(4)及负载敏感式比例换向阀组(5)，执行单元(3)包括:回转台回转油缸(13)和截割臂升降油缸(14)，其特征在于: —检测单元(1)，包括:回转油缸位移传感器(10)、升降油缸位移传感器(11)和截割电机电流传感器(12)，用于检测描述截割头和截割臂空间位置的油缸位移伸缩量，以及检测截割电机电流值； ——控制单元(2)，用于采集检测单元(I)的传感器信号，并且直接或间接向掘进机的执行单元(3)发出控制信号，进而控制掘进机相应部件运动，该控制单元包括: —PCC(6)，为可编程计算机控制器，由CPU及多个输入输出模块组成，用于采集掘进机各传感器信号，并经由比例放大板(4)及负载敏感式比例换向阀组(5)，向执行单元(3)发出控制信号； ——智能工控面板(7)，可与PCC (6)进行通讯，用于进行智能控制与优化所需的数学运算及逻辑处理，并可用于实时显示截割头的运行状态及系统参数，发生故障时可显示报警信息等； —遥控器(8)，用于无线近距离操作掘进机； —机身操作手柄(9)，机身上直接用于操作掘进机的摇杆； 其中，PCC (6)与智能工控面板(7)通过CAN总线协议进行通讯，遥控器(8)与PCC (6)之间通过RS232通讯，该遥控器(8)发出的控制信号，经由PCC (6)解析处理后再传递给后续元件。
2.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于控制单元(2)中PCC(6)与智能工控面板(7)构成机载计算机控制系统，用于掘进机综合保护及本地自动控制功能的运算处理，PCC (6)置于电控箱中，智能工控面板(7)位于司机座椅右侧，遥控器(8)和机身操作手柄(9)用于人工控制掘进机运动，此外遥控器(8)还可一键式触发智能控制功倉泛。
3.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于用截割头在巷道中水平位置、截割头在巷道中垂直位置以及截割电机电流大小来描述示范路径信息，其中截割电机电流大小可间接反应出煤岩硬度变化，从而在掘进机自动截割时对截割臂摆速进行自适应控制，而且在记忆截割时，若某一位置截割电机电流总是过载，则可根据情况对记忆截割的路径进行微调，避开煤岩过硬的位置。
4.根据权利要求1所述的掘进机记忆截割控制系统，其特征在于记忆截割的过程包括如下步骤: (1)人工示范 人工示范，掘进机司机根据现场工况，利用遥控器(8)或机身操作手柄(9)先操作掘进机割一刀，PCC (6)将检测单元检测到的相关路径信息记录下来； (2)记忆自动截割 记忆自动截割，智能工控面板(7)对记忆的信息进行路径拟合及智能优化，将多余的路径智能优化为适宜掘进机运动的截割路径，根据优化后的路径自动控制截割臂摆动，进行记忆自动截割； 记忆截割过程中，边界控制功能无论是人工示范还是记忆自动截割都可保证巷道边界成形质量；此外，系统还可根据检测单元(I)检测到的信息对路径进行微调，但若地质条件发生明显变化，则重复上述过程，根据司机手动操作截割情况重新记忆工作参数，再对新路径进行记忆自动截割。
5.根据权利要求4所述的掘进机记忆截割控制方法，其特征在于关键技术总结为三个过程，采集记录路径、路径拟合及智能优化、控制掘进机执行； 采集记录路径，无论采用遥控器或者操纵手柄，每走完一个截割步骤进行转向时，中间会稍有停顿，以停顿作为每个截割步骤停止的标志，采集关键点，记录其截割头空间位置的水平、垂直坐标及截割电机电流值； 路径拟合及智能优化，将采集到的每相邻两个关键点之间作为一段截割路径，用这些直线段或斜线段来拟合人工示范的路径，然后进行智能优化，经过比较与判断，减去不必要的多余折线路径，避免截割头不断的运动、停止造成的机器抖动； 控制掘进机执行，以自动截割成形为基础，按照优化后的路径，控制回转台回转油缸、截割臂升降油缸单独或复合运动。
6.根据权利要求4所述的掘进机记忆截割控制方法，其特征在于边界控制功能在人工和自动截割两个阶段控制方法不同； 记忆自动截割时，通过断面轮廓的设定、截割头高精度的定位、截割臂慢启慢停以及截割臂摆速自适应控制来实现 对边界的控制； 人工示范截割时，实时检测计算出截割头当前的垂直位置和水平位置，与存入的巷道边界信息进行比较，如果检测将要超出巷道边界，则强制执行将升降油缸、回转油缸阀口流量置为O，使截割头停止运动，人工截割时的边界控制功能可避免因粉尘、水雾等严重影响掘进机司机视野，造成的断面形状不好控制。
7.根据权利要求4所述的掘进机记忆截割控制方法，其特征在于可实现掘进机对截割过程的记忆学习，该方法综合了人工截割与自动截割两者截割方式的优点，适用于巷道围岩稳定的条件下掘进截割。
8.根据权利要求4所述的掘进机记忆截割控制方法，其特征在于边界控制功能用于保证巷道边界成形质量，控制精度高，可保证断面边界控制误差可控制在IOcm以内。
全文摘要
本发明涉及一种掘进机记忆截割控制系统及其方法，由检测单元、控制单元、比例放大板、负载敏感式比例换向阀组和执行单元组成，其中控制单元包括PCC(可编程计算机控制器)、智能工控面板、遥控器、和机身操作手柄。掘进机记忆截割包括人工示范和记忆自动截割两个过程。首先，掘进机司机根据煤层顶底板及煤岩分布情况利用遥控器或机身操作手柄先操作掘进机割一刀，机载计算机控制系统将检测单元检测到的示范路径信息记录下来。然后，对记录的关键点数据进行路径拟合及智能优化，根据优化后的路径对执行单元发出控制信号，进而自动控制截割头按示范轨迹运动，进行记忆自动截割。在整个记忆截割过程中，还具有边界控制功能，保障人工和记忆自动截割时的巷道成形质量。本发明为煤巷悬臂式掘进机在巷道围岩稳定的条件下掘进提供一种新的控制手段。
文档编号E21C35/24GK103147756SQ20131008954
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者吴淼, 魏景生, 王苏彧, 张兰胜, 姜海, 刘福新, 杨子贤, 尹同舟, 杜毅博, 李树辉, 胡玉龙, 杨阳, 田劼 申请人:中国矿业大学(北京), 石家庄煤矿机械有限责任公司