一种采煤机滚筒自动调高的控制方法与流程

技术特征：
1.一种采煤机滚筒自动调高的控制方法，其特征在于本控制方法包括由预见补偿模糊免疫pid控制器、数据采集装置、滚筒高度检测单元和电液比例阀组成的控制系统，其中，所述滚筒高度检测单元，包括但不限于安装于摇臂处的倾角传感器；所述数据采集装置与预见补偿模糊免疫pid控制器连接，所述预见补偿模糊免疫pid控制器和电液比例阀连接；本控制方法包括信号采集、数据处理、预见补偿模糊免疫pid运算、指令输出，其中具体步骤：（1）信号采集：倾角传感器测量摇臂的倾角信号，并将摇臂倾角信号传输给数据采集装置，所述数据采集装置对倾角信号滤波处理后得到摇臂的倾角原始数据，并将倾角原始数据传输给预见补偿模糊免疫pid控制器；（2）数据处理：预见补偿模糊免疫pid控制器内部程序根据接收的倾角原始数据计算出滚筒当前的高度信息，并根据采煤机实时高度信息与滚筒高度目标值计算调高误差大小；根据煤岩界面信息，计算当前时刻到未来m
r
步的滚筒目标值与前一项目标值的差值；（3）预见补偿模糊免疫pid运算：预见补偿模糊免疫pid控制器，根据步骤（2）计算出的滚筒高度误差，采用模糊免疫pid控制算法修正当前的pid控制参数，并计算出调高控制量，其运算结果作为模糊免疫pid控制器的输出结果；预见补偿环节根据当前时刻到未来m
r
步的目标值的差值信息计算补偿控制量；（4）指令输出：指令输出信号为电液比例阀的控制信号，所述控制信号由模糊免疫pid控制器输出与预见补偿环节输出的补偿控制量两部分叠加而成，所述控制信号通过改变电液比例阀的开口大小和方向改变调高油缸的运动方向，实现对滚筒的自动调高控制。2.根据权利要求1所述的采煤机滚筒自动调高的控制方法，其特征在于：步骤（1）中滤波处理指数据采集装置连续采集2n
‑
1个倾角传感器的角度数据，并将采集的所有角度数据与第n个角度数据相减，如果得到误差的绝对值小于φ的个数大于n，则认为滚筒高度未发生变化，倾角变化原因是因为摇臂振动等干扰造成的，仍然以上次角度输出数据作为当前角度输出数据，否则，将第n个角度数据作为角度输出数据。3.根据权利要求1所述的采煤机滚筒自动调高的控制方法，其特征在于：所述模糊免疫pid控制器输出如下：pid控制器输出如下：式中，k
p1
、k
i
、k
d
分别为pid的比例系数、积分系数和微分系数，e(k)为调高误差，u1(k)为模糊免疫pid控制器输出信号，u(k)、δu(k)为预见补偿模糊免疫pid控制器输出信号以及输出信号的变化率，k为控制反应速度，η为控制稳定效果，f(u(k),δu(k))为利用模糊控制器设计的非线性函数；非线性函数f(u(k),δu(k))设计如下：将输入变量u(k),δu(k)模糊化为正（p）、负（n）两个模糊集，输出量模糊化为正(p)、零(n)、负(n)三个模糊集，定义隶属度函数区间为（0，1），模糊控制器采用以下四条规则：if u is p and δu is p then f(u, δu) is n
if u is p and δu is n then f(u, δu) is zif u is n and δu is p then f(u, δu) is zif u is n and δu is n then f(u, δu) is p并采用重心法解模糊，计算模糊免疫pid控制输出量。4.根据权利要求1所述的采煤机滚筒自动调高的控制方法，其特征在于：步骤1中预见补偿环节的补偿控制量求解公式如下：式中m
r
为预见补偿步数，δr(k j)为煤岩界面未来第k j项目标值与前一项目标值的差值，为补偿系数矩阵。

技术总结
本发明公开了一种采煤机滚筒自动调高的控制方法，所述自动调高控制方法是包含信号采集、数据处理、预见补偿模糊免疫PID运算以及指令输出四个步骤，引入模糊免疫PID算法，能自适应调整PID参数，明显减小调高系统的超调量，加快系统的响应速度，同时增加预见补偿环节，根据煤岩界面信息，对调高系统的调高控制量进行补偿，提高采煤机调高系统的动态性能。本调高控制策略提高了采煤机滚筒调高控制系统的控制精度，优化了调高系统的滞后性问题，有效解决了采煤机滚筒因未能及时调高而造成滚筒过高截割煤岩以及滚筒过低有剩煤浪费的问题，提高了滚筒式采煤机的采出效率。高了滚筒式采煤机的采出效率。高了滚筒式采煤机的采出效率。


技术研发人员：许春雨 李哲华 田慕琴 宋建成 杨宇博 李倩倩 王宏
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/2