提升容器的速度控制方法、装置及系统与流程

1.本技术属于提升机技术领域，尤其涉及一种提升容器的速度控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.矿井提升系统是煤矿、有色金属矿井生产过程中的重要设备。其中，矿井提升系统通常包括主提升机和副提升机，主提升机用于负责矿石、废石的运输，而副提升机用于负责下井人员的运输。
3.其中，副提升机通常采用摩擦式提升机，其可以依靠牵引绳与导向轮之间的摩擦力以及牵引绳两端的提升容器之间的重力差来提升容器。此外，工作人员可基于副提升机的速度表中显示的容器升降速度，采用控制杆控制摩擦式提升机中制动器提供的制动力，从而对容器升降速度进行控制。
4.然而，牵引绳与导向轮之间的摩擦力会受现场环境的温度和湿度影响，且牵引绳两端的提升容器之间的重力差也不是恒定不变的，因此，摩擦式提升机在运行时，提升容器的升降速度的控制效果完全取决于操纵控制杆的工作人员，从而导致提升容器的升降速度并不稳定，降低了矿井提升系统的安全性。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种提升容器的速度控制方法、装置及系统，可以解决现有技术无法稳定控制提升容器的升降速度的技术问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种提升容器的速度控制方法，应用于提升系统；提升系统包括牵引绳和提升容器；提升容器包括与牵引绳的第一端连接的第一提升容器和与牵引绳的第二端连接的第二提升容器；方法包括：
7.在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，采集预设的多个系统因素分别对应的因素值；
8.根据多个系统因素分别对应的因素值生成平衡模型；平衡模型用于表征第一提升容器的受力与第二提升容器的受力；
9.根据第一速度和平衡模型，从多个系统因素中确定目标系统因素；目标系统因素与第一速度之间具有线性关系；
10.根据目标系统因素的因素值调节第一速度。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种提升容器的速度控制装置，应用于提升系统；提升系统包括牵引绳和提升容器；提升容器包括与牵引绳的第一端连接的第一提升容器和与牵引绳的第二端连接的第二提升容器，装置包括：
12.采集模块，用于在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，采集预设的多个系统因素分别对应的因素值；
13.生成模块，用于根据多个系统因素分别对应的因素值生成平衡模型；平衡模型用
于表征第一提升容器的受力与第二提升容器的受力；
14.确定模块，用于根据第一速度和平衡模型，从多个系统因素中确定目标系统因素；目标系统因素与第一速度之间具有线性关系；
15.调节模块，用于根据目标系统因素的因素值调节第一速度。
16.第三方面，本技术实施例提供了一种提升容器的速度控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述第一方面的方法。
17.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法。
18.第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面的方法。
19.第六方面，本技术实施例提供了一种提升系统，包括提升容器和上述第二方面和第三方面的提升容器的速度控制装置，所述提升容器与所述速度控制装置连接。
20.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：提升系统在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，可以采集预设的多个系统因素分别对应的因素值。由于因提升容器匀速运行，因此第一提升容器和第二提升容器之间处于受力平衡状态。基于此，提升系统可以根据多个系统因素分别对应的因素值建立对应的平衡模型，并根据平衡模型从多个系统因素中确定出与速度具有线性关系的目标系统因素。基于此，提升系统可以根据线性关系，在调节目标系统因素时，即可对应地线性调节提升容器运行时的速度，如此，提升容器的升降速度可以被准确地控制，从而提高了提升容器的升降速度的稳定性，进而提高了矿井提升系统的安全性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术一实施例提供的一种提升系统的结构示意图；
23.图2是本技术一实施例提供的一种提升容器的速度控制方法的实现流程图；
24.图3是本技术一实施例提供的一种提升容器的速度控制方法中确定目标系统因素的一种实现方式示意图；
25.图4是本技术一实施例提供的一种提升容器的速度控制装置的结构示意图；
26.图5是本技术另一实施例提供的一种提升容器的速度控制装置的结构示意图。
具体实施方式
27.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
28.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
29.另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.矿井提升系统中的副提升机用于将矿工送入矿井中，以及将矿工送离矿井。目前，副提升机通常采用摩擦式提升机，其可以依靠牵引绳与导向轮之间的摩擦力以及牵引绳两端的提升容器之间的重力差来提升容器。此外，工作人员还可以基于副提升机的速度表中显示的容器升降速度，采用控制杆控制摩擦式提升机中制动器提供的制动力，从而对容器升降速度进行控制。
31.然而，牵引绳与导向轮之间的摩擦力会受现场环境的温度和湿度影响，且牵引绳两端的提升容器之间的重力差也不是恒定不变的，因此，摩擦式提升机在运行时，提升容器的升降速度的控制效果完全取决于操纵控制杆的工作人员，从而导致提升容器的运行速度并不稳定，降低了矿井提升系统的安全性。
32.基于此，为了提高容器升降时速度的稳定性，本技术实施例提供了一种提升容器的速度控制方法，该方法可以用于提升系统中。
33.参照图1，图1是本技术一实施例提供的一种提升系统的结构示意图。其中，提升系统100包括提升容器110和速度控制装置120，其中，提升容器110与速度控制装置120连接，用于执行后续方法实施例中的各个步骤。
34.具体的，提升系统还可以包括牵引绳、导向轮以及盘型制动器等装置。其中，提升容器包括与牵引绳的第一端连接的第一提升容器和与牵引绳的第二端连接的第二提升容器。盘型制动器包括制动盘、油腔及闸瓦。其中，油腔与闸瓦连接；盘型制动器通过调节油腔内的油量推动闸瓦对制动盘产生压力；制动盘用于根据压力对牵引绳进行驱动，以使牵引绳在导向轮上移动，进而带动牵引绳两端的第一提升容器和第二提升容器升降。
35.请参阅图2，图2示出了本技术实施例提供的一种提升容器的速度控制方法的实现流程图，该方法包括如下步骤：
36.s201、在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，采集预设的多个系统因素分别对应的因素值。
37.在应用中，上述系统因素通常由工作人员根据实际经验进行确定。通常，该系统因素包括但不限于：盘型制动器输出制动力、牵引绳与导向轮之间的摩擦力、第一提升容器和第二提升容器在升降时的重量差等多种，对此不作限定。
38.在应用中，第一速度可以为任意速度，本实施例中，对第一速度的具体值不作任何限定。其中，第一速度可以由提升系统中的测速传感器对提升容器的升降速度进行采集。
39.需要说明的是，提升容器在升降时，可能因升降速度的控制效果完全取决于操纵控制杆的工作人员。因此，提升容器的升降速度可能仅有较短时长处于匀速行驶。基于此，提升系统中的测速传感器可以在连续预设时长内，检测到提升容器的升降速度均相同时，将此时提升容器的升降速度确定为第一速度。
40.其中，提升系统可以分别根据预设的采集设备采集预设的多个系统因素分别对应的因素值。示例性的，在第一提升容器的重量与第二提升容器的重量不同时(通常搭载有矿
工的提升容器的重量大于未搭载有矿工的提升容器的重量)。并且，该不同重量产生的重量差也将对第一提升容器和第二提升容器的运行速度产生影响。因此，可以认为该系统因素还包括不同重量的第一提升容器和第二提升容器对牵引绳产生的张力差。其中，该张力差可以以第一驱动力矩进行描述。
41.具体的，提升系统可以分别获取第一提升容器的第一重量和第二提升容器的第二重量；之后，根据第一重量、第二重量以及导向轮的半径，确定第一驱动力矩对应的第一力矩值。例如，根据如下第一预设力矩计算公式计算第一力矩值。详述如下：
42.mq＝|f
m1-f
m2
|*r
43.其中，mq表示第一力矩值；f
m1
表示第一重量；f
m2
表示第二重量；r表示导向轮的半径。其中，导向轮的半径可以预先由工作人员进行测量并存储在提升系统中。
44.在另一实施例中，上述已说明盘型制动器通过调节油腔内的油量推动闸瓦对制动盘产生压力；制动盘用于根据压力对牵引绳进行驱动。因此，可以认为上述系统因素还包括制动盘对牵引绳产生的第二驱动力矩。
45.在本实施例中，对系统因素的类型，以及对用于采集各个系统因素的因素值的采集设备，不做任何限定。
46.其中，提升系统可以向盘型制动器输入电信号以调节油腔内的油量，进而推动闸瓦对制动盘产生压力。例如，在输入电信号指令为正(或为负)信号时，可以控制盘型制动器中的进油阀口开启以及泄油阀口关闭。之后，提升系统中的蓄能器可以将液压油通过该进油阀口进入盘形制动器中的油缸，以推动闸瓦对制动盘产生压力。其中，进油阀口具体可以为比例电磁铁调节阀口，其可以根据相应的电信号以及比例电磁铁调节阀口的压力值调节进入油腔内的油压。进而，调节闸瓦对制动盘产生的压力，以调节第二驱动力矩。
47.其中，第二驱动力矩具体可以通过先获取制动器与导向轮之间的间隔距离；之后采用第二预设力矩计算公式计算第二驱动力矩对应的第二力矩值；具体的，第二预设力矩计算公式为：
48.mz＝2nμfnr；
49.其中，mz表示第二力矩值；n表示预设的盘型制动器对数；μ表示闸瓦与制动盘之间的摩擦系数；fn表示压力；r表示间隔距离。另外，上述闸瓦制动盘之间的摩擦系数以及制动器与导向轮之间的间隔距离均可以预先进行设置。或者，上述间隔距离也可以通过测距传感器进行采集，对此不作限定。
50.s202、根据多个系统因素分别对应的因素值生成平衡模型；平衡模型用于表征第一提升容器的受力与第二提升容器的受力。
51.在应用中，上述第一提升容器和第二提升容器为升降式的直线运动，而在第一提升容器和第二提升容器处于匀速直线运动时，第一提升容器和第二提升容器之间的受力是处于平衡的。基于此，提升系统可以根据此时采集到的多个系统因素的因素值生成平衡模型。
52.具体的，在生成平衡模型时，因第一提升容器和第二提升容器均连接在牵引绳的端部，因此，可以将第一提升容器、牵引绳和第二提升容器视为一个整体进行受力分析。之后，将牵引绳看做质量均匀体，且在提升容器升降时，可以认为第一提升容器和第二提升容器之间的第一力矩值是不变的。另外，提升系统工作时，还通常具有系统的等效阻力矩。基
于此，因提升容器在匀速运行时，可以看做一个处于平衡状态的容器，因此，作用在提升容器之间的第一驱动力矩、第二驱动力矩以及等效阻力矩将存在以下关系：
[0053][0054]
其中，j为预设的提升系统的等效转动惯量，w为导向轮的角速度，t为提升容器匀速移动时的单位时间；mf为预设的提升系统的等效阻力矩。其中，导向轮的角速度与导向轮的半径的乘积即为导向轮的速度。并且，因牵引绳因导向轮的滚动进行移动，因此，可以认为牵引绳(第一提升容器和第二提升容器)的移动速度等效于导向轮的速度。
[0055]
其中，根据上述公式，可得到如下提升系统对提升容器执行一次升降时的速度表达式：
[0056]
v＝rt(m
q-2nμrf
n-mf)/j；
[0057]
其中，v为提升容器升降时的速度，即可以认为是上述第一速度；其他字母释义已在上述进行解释，对此不再进行说明。
[0058]
s203、根据第一速度和平衡模型，从多个系统因素中确定目标系统因素；目标系统因素与速度之间具有线性关系。
[0059]
在应用中，根据上述s202的解释可知，第一速度与每个系统因素之间的关系如上述s202中记载的公式。因此，提升系统可以根据上述公式从多个系统因素中确定与第一速度之间具有线性关系的目标系统因素。
[0060]
其中，需要说明的是，选择具有线性关系的目标系统因素，可以使提升系统在需要对提升容器的升降速度进行控制时，可以线性地对升降速度进行调节，以实现对提升容器的升降速度的稳定性调节。
[0061]
需要说明的是，若具有线性关系的系统因素具有多个，则还应当通过如图3所示的s301-s303选择目标系统因素。详述如下：
[0062]
s301、若多个系统因素中存在多个与速度具有线性关系的候选系统因素，则分别采集提升容器以不同的目标速度匀速运行时，多个候选系统因素分别对应的因素值。
[0063]
s302、对各个目标速度下的多个候选系统因素分别对应的因素值进行回归处理，确定各个候选系统因素对速度影响的显著度。
[0064]
s303、将对速度影响的显著度最小的候选系统因素确定为目标系统因素。
[0065]
在应用中，目标速度可以预先根据实际情况进行设置，在本实施例中，只要目标速度分别不同即可。其中，回归处理是指根据样本资料(多个候选系统因素分别对应的因素值)通过回归分析，得到反映一个变量(升降速度)对另一个或一组变量(每个候选系统因素)的回归关系的数学表达式。
[0066]
其中，提升系统可以根据每个目标速度下，候选系统因素分别对应的因素值建立上述速度表达式，而后，根据多个速度表达式进行回归分析，得到对应的回归方程。
[0067]
其中，回归方程可以为：y＝a b*a
1-c*a2 d*a3。其中，a1、a2以及a3为候选系统因素，a、b、c以及d为求解后得到系数。
[0068]
之后，根据回归方程进行显著性校验，计算每个候选系统因素对提升容器的升降速度影响的显著度。其中，显著性校验方法包括但不限于：曼惠特尼检验、多样本非参数检验以及卡方检验等多种方式，对此不作限定。
[0069]
其中，需要说明的是，显著性可以检验因变量(提升容器的升降速度)与各个自变量(各个候选系统因素)之间的线性关系是否显著，越小即更能用该线性模型分析当前数据。因此，提升系统可以将对升降速度影响的显著度最小的候选系统因素，确定为目标系统因素。
[0070]
另外，需要补充的是，若多个系统因素中不存在与速度具有线性关系的系统因素，则基于各个系统因素分别对应的受控难易度，将最易控制的系统因素确定为目标系统因素。
[0071]
其中，每个系统因素分别对应的受控难易度均应当预先存储在提升系统中，以便确定最易控制的目标系统因素。
[0072]
具体的，根据上述s202的平衡模型可知，提升容器的升降速度与每个系统因素之间均为非线性关系。然而，影响影响提升容器升降速度的各种系统因素中，只有盘式制动器中闸瓦对制动盘产生的压力(第二驱动力矩)，易于通过提升系统中液压装置进行控制。因此，若要实现提升系统中提升容器的升降速度的稳定性，可以通过对盘式制动器内的油腔内的油量进行实时调节，以方便地调节油量推动闸瓦对制动盘产生压力，进而调节对应的第二驱动力，以及根据调节后的第二驱动力调节提升容器的升降速度。
[0073]
s304、根据目标系统因素的因素值调节第一速度。
[0074]
在应用中，根据具有线性关系的目标系统因素的因素致调节第一速度，可以使得提升系统线性地对第一速度进行调节，以实现对提升容器的升降速度的稳定性调节。
[0075]
在本实施例中，提升系统在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，可以采集预设的多个系统因素分别对应的因素值。由于因提升容器匀速运行，因此第一提升容器和第二提升容器之间处于受力平衡状态。基于此，提升系统可以根据多个系统因素分别对应的因素值建立对应的平衡模型，并根据平衡模型从多个系统因素中确定出与速度具有线性关系的目标系统因素。基于此，提升系统可以根据线性关系，在调节目标系统因素时，即可对应地线性调节提升容器运行时的速度，如此，提升容器的升降速度可以被准确地控制，从而提高了提升容器的升降速度的稳定性，进而提高了矿井提升系统的安全性。
[0076]
请参阅图4，图4是本技术实施例提供的一种提升容器的速度控制装置的结构框图。本实施例中提升容器的速度控制装置包括的各模块用于执行图2至图3对应的实施例中的各步骤。具体请参阅图2至图3以及图2至图3所对应的实施例中的相关描述。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。其中，提示容器的速度控制装置应用于提升系统；提升系统包括牵引绳和提升容器；提升容器包括与牵引绳的第一端连接的第一提升容器和与牵引绳的第二端连接的第二提升容器。参见图4，提升容器的速度控制装置400可以包括：采集模块410、生成模块420、确定模块430以及调节模块440，其中：
[0077]
采集模块410，用于在检测到提升容器以第一速度匀速运行时，采集预设的多个系统因素分别对应的因素值。
[0078]
生成模块420，用于根据多个系统因素分别对应的因素值生成平衡模型；平衡模型用于表征第一提升容器的受力与第二提升容器的受力。
[0079]
确定模块430，用于根据第一速度和平衡模型，从多个系统因素中确定目标系统因素；目标系统因素与第一速度之间具有线性关系。
[0080]
调节模块440，用于根据目标系统因素的因素值调节第一速度。
[0081]
在一实施例中，提升系统还包括导向轮和用于驱动牵引绳移动的盘型制动器，盘型制动器包括制动盘、油腔及闸瓦；油腔与闸瓦连接；盘型制动器通过调节油腔内的油量推动闸瓦对制动盘产生压力；制动盘用于根据压力对牵引绳进行驱动；系统因素包括第一驱动力矩和第二驱动力矩；第一驱动力矩基于第一提升容器与第二提升容器之间的张力差产生，第二驱动力矩用于描述制动盘对牵引绳产生的驱动力矩。
[0082]
在一实施例中，采集模块410还用于：
[0083]
获取第一提升容器的第一重量和第二提升容器的第二重量；根据第一重量、第二重量以及导向轮的半径，确定第一驱动力矩对应的第一力矩值。
[0084]
在一实施例中，采集模块410还用于：
[0085]
基于第一重量、第二重量以及导向轮的半径，采用第一预设力矩计算公式计算第一力矩值；第一预设力矩计算公式为：
[0086]mq
＝|f
m1-f
m2
|*r
[0087]
其中，mq表示第一力矩值；f
m1
表示第一重量；f
m2
表示第二重量；r表示半径。
[0088]
在一实施例中，采集模块410还用于：
[0089]
获取制动器与导向轮之间的间隔距离；采用第二预设力矩计算公式计算第二驱动力矩对应的第二力矩值；第二预设力矩计算公式为：
[0090]mz
＝2nμfnr；
[0091]
其中，mz表示第二力矩值；n表示预设的盘型制动器对数；μ表示闸瓦与制动盘之间的摩擦系数；fn表示压力；r表示间隔距离。
[0092]
在一实施例中，确定模块430还用于：
[0093]
若多个系统因素中存在多个与速度具有线性关系的候选系统因素，则分别采集提升容器以不同的目标速度匀速运行时，多个候选系统因素分别对应的因素值；对各个目标速度下的多个候选系统因素分别对应的因素值进行回归处理，确定各个候选系统因素对提升容器的升降速度影响的显著度；将对升降速度影响的显著度最小的候选系统因素确定为目标系统因素。
[0094]
在一实施例中，确定模块430还用于：
[0095]
若多个系统因素中不存在与速度具有线性关系的系统因素，则基于各个系统因素分别对应的受控难易度，将最易控制的系统因素确定为目标系统因素。
[0096]
当理解的是，图4示出的提升容器的速度控制装置的结构框图中，各模块用于执行图2至图3对应的实施例中的各步骤，而对于图2至图3对应的实施例中的各步骤已在上述实施例中进行详细解释，具体请参阅图2至图3以及图2至图3所对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0097]
图5是本技术另一实施例提供的一种提升容器的速度控制装置的结构框图。如图5所示，该实施例的提升容器的速度控制装置500还包括：处理器510、存储器520以及存储在存储器520中并可在处理器510运行的计算机程序530，例如提升容器的速度控制方法的程序。处理器510执行计算机程序530时实现上述各个提升容器的速度控制方法各实施例中的步骤，例如图2所示的s201至s204。或者，处理器510执行计算机程序530时实现上述图4对应的实施例中各模块的功能，例如，图4所示的模块410至440的功能，具体请参阅图4对应的实施例中的相关描述。
[0098]
示例性的，计算机程序530可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器520中，并由处理器510执行，以实现本技术实施例提供的提升容器的速度控制方法。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序530在提升容器的速度控制装置500中的执行过程。例如，计算机程序530可以实现本技术实施例提供的提升容器的速度控制方法。
[0099]
提升容器的速度控制装置500可包括，但不仅限于，处理器510、存储器520。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是提升容器的速度控制装置500的示例，并不构成对提升容器的速度控制装置500的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0100]
所称处理器510可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0101]
存储器520可以是提升容器的速度控制装置500的内部存储单元，例如提升容器的速度控制装置500的硬盘或内存。存储器520也可以是提升容器的速度控制装置500的外部存储设备，例如提升容器的速度控制装置500上配备的插接式硬盘，智能存储卡，闪存卡等。进一步地，存储器520还可以既包括提升容器的速度控制装置500的内部存储单元也包括外部存储设备。
[0102]
本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述各个实施例中的提升容器的速度控制方法。
[0103]
本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述各个实施例中的提升容器的速度控制方法。
[0104]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。