一种数字化液压支架及其控制方法与流程

文档序号:25992140发布日期:2021-07-23 21:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种数字化液压支架,其特征在于,包括:主控制器、支架底座、支架顶梁、掩护梁、护帮板、推移千斤顶、护帮板千斤顶、平衡千斤顶及支架立柱,所述护帮板、推移千斤顶及支架立柱分别设置于所述支架底座上,所述护帮板及支架立柱的的顶端连接于所述支架顶梁上,所述支架顶梁的前端铰接有所述掩护梁,所述平衡千斤顶位于所述支架顶梁上,所述护帮板千斤顶一端连接于所述支架顶梁上,另一端连接于所述掩护梁上;

所述支架底座上还设有倾角传感器,所述推移千斤顶、护帮板千斤顶及支架立柱分别采用数字油缸,所述倾角传感器及所述数字油缸分别与所述主控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的数字化液压支架,其特征在于,所述数字油缸包括液压缸及设于所述液压缸中的活塞杆,所述活塞杆将所述液压缸内分成有杆腔及无杆腔,所述液压缸上设有第一进油口及第二进油口,所述第一进油口与所述有杆腔连通,所述第二进油口与所述无杆腔连通,所述第一进油口及第二进油口上分别设有压力传感器,所述第一进油口及第二进油口的进油端连接有电磁换向阀;

所述液压缸、位于所述无杆腔的一端具有容纳腔,在所述容纳腔中设有行程传感器,所述行程传感器的一端与所述活塞杆的活塞端连接,所述行程传感器的信号端与油缸控制器电连接,所述油缸控制器的输出端与所述电磁换向阀的控制端连接。

3.一种数字化液压支架控制方法,其特征在于,基于数字化液压支架系统实施,所述数字化液压支架系统包括顺槽集控中心及多个设置于采煤工作面的权利要求1或2任一所述的数字化液压支架,多个数字化液压支架的主控制器分别与所述顺槽集控中心电连接;

所述方法包括步骤:

s1、所述数字化液压支架系统上电后,对系统进行初始化操作与自检;

s2、顺槽集控中心向各数字化液压支架的主控制器下发动作指令,所述动作指令包括:降架、移架、推溜、升架、伸护帮板、收护帮板、伸平衡千斤顶、收平衡千斤顶、抬底和/或调架;

s3、所述数字化液压支架的主控制器接收到所述动作指令后,对所述动作指令进行解算,得到当前各数字油缸的伸缩长度驱动信号,将其发送至所述数字油缸;

s4、所述数字油缸接收到伸缩长度驱动信号后,根据所述伸缩长度驱动信号执行与所述动作指令相应的动作,并与倾角传感器向所述主控制器反馈数字化液压支架当前的工作位姿状态;

s5、若所述主控制器判断所述数字化液压支架当前的工作位姿状态异常,则向顺槽集控中心传输异常信号,同时对液压支架工作位姿进行调整控制;

若所述主控制器判断所述数字化液压支架当前的工作位姿状态正常,则向顺槽集控中心发出正常工作信号,进入下一动作指令周期,直至完成当班割煤工作。

4.根据权利要求3所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,所述主控制器包括:通信模块与解算模块;所述步骤s3包括:

所述主控制器通过所述通信模块接收顺槽集控中心下发的液压支架动作指令;

所述主控制器通过所述解算模块将所述动作指令转化为液压支架各数字油缸的空间姿态,基于各数字油缸的空间姿态得到油缸伸缩长度驱动信号;其中,所述解算模块中预设有动作指令与数字油缸的空间姿态以及数字油缸的空间姿态与油缸伸缩长度驱动信号之间的转换关系;

所述主控制器通过所述通信模块将所述油缸伸缩长度驱动信号传输至数字油缸。

5.根据权利要求3或4所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述数字化液压支架系统上电后,对系统进行初始化操作与自检包括:液压支架当前位姿测量、数字油缸管路压力检测及系统故障检测。

6.根据权利要求5所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,所述液压支架当前位姿测量包括:

根据空间几何关系推导出支架位姿空间到驱动空间之间的转换关系,所述驱动空间包括各油缸伸缩长度驱动信号;

将所述转换关系作为输入指标,利用神经网络求解得到驱动空间到位姿空间的映射模型,存储至主控制器中;

利用相应的数字油缸反馈当前立柱、顶梁、护帮板及推移千斤顶的伸缩量至主控制器;

所述主控制器基于得到的当前立柱、顶梁及护帮板伸缩量,输入至所述映射模型,计算得到当前液压支架内部关键部件的姿态;所述内部关键部件至少包括立柱、顶梁及护帮板;

基于推移千斤顶伸缩量与所述映射模型,得到液压支架在综采装备空间中的相对位置;

利用固定在底座上的倾角传感器反馈液压支架当前的俯仰角度;

根据得到的液压支架内部关键部件的姿态、液压支架在综采装备空间中的相对位置及液压支架当前的俯仰角度,得到液压支架在综采工作面中的位姿。

7.根据权利要求3所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,在步骤s5中,若所述主控制器判断所述数字化液压支架当前的工作位姿状态异常,则向顺槽集控中心传输异常信号,同时对液压支架工作位姿进行调整控制之后,所述方法还包括:数字油缸的控制器接收主控制器发送的数字油缸伸缩至目标位置的驱动控制信号;

根据所述驱动控制信号控制数字油缸的活塞杆伸缩运动到目标位置。

8.根据权利要求3所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,在步骤s2中,若发送的动作指令为降架,则液压支架的动作顺序为:护帮板千斤顶收缩预设长度;立柱收缩,当立柱油缸达到预设油压时停止;

若发送的动作指令为移架,则液压支架的动作顺序为:顺槽集控中心根据液压支架与刮板输送机当前位置,计算当前液压支架需要移动的位移,将其下发至液压支架的主控制器;

液压支架主控制器将基于所述位移确定出推移千斤顶的收缩长度驱动量,发送至推移千斤顶的控制器;

推移千斤顶的控制器接收到收缩长度驱动量后,控制电磁换向阀动作,使推移千斤顶收缩预定长度。

9.根据权利要求8所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,若移架过程中,推移千斤顶无法收缩至预定长度,则液压支架的主控制器读取当前立柱压力;

若立柱压力大于预设值,则重复降架指令,直至立柱压力小于预设值,继续执行移架指令;

若立柱压力小于预设值,则控制电磁换向阀动作,使推移千斤顶反向移动预定距离,继续执行移架指令;

若在相同位置执行两次以上前述步骤操作,仍不能使推移千斤顶收缩至指定长度,则向顺槽集控中心发出错误指令,提示人工调整。

10.根据权利要求3所述的数字化液压支架控制方法,其特征在于,在步骤s2中,若发送的动作指令为升架,则液压支架的动作顺序为:立柱油缸伸长,至立柱油缸压力达到预设值时停止;护帮板千斤顶伸长,至护帮板千斤顶压力达到预设值时停止。


技术总结
本发明实施例提供一种数字化液压支架及其控制方法,涉及煤矿机械及控制技术领域。支架包括:主控制器、支架底座、支架顶梁、掩护梁、护帮板、推移千斤顶、护帮板千斤顶、平衡千斤顶及支架立柱,所述支架底座上还设有倾角传感器,所述推移千斤顶、护帮板千斤顶及支架立柱分别采用数字油缸,所述倾角传感器及所述数字油缸分别与所述主控制器电连接。数字油缸根据接收到的驱动信号精确动作到特定位置,从而使液压支架具备数字化精准控制能力,便于提高液压支架的精确控制及其跟机自动化程度。

技术研发人员:任怀伟;周杰;文治国;马英;杜毅博;赵国瑞;张帅;韩哲;杜明
受保护的技术使用者:天地科技股份有限公司;中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日:2021.04.15
技术公布日:2021.07.23
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