一种煤矿液压支架自适应控制系统的制作方法

本发明属于自动化控制，具体涉及一种煤矿液压支架自适应控制系统。

背景技术：

1、在煤矿开采的深处，液压支架的地位显得尤为突出。它们是支撑整个矿井稳定、确保安全生产的核心设备。然而，现有的传统液压支架控制系统，尽管在一定程度上能够满足基本的支撑需求，但在面对复杂多变的矿井环境时，其局限性逐渐暴露出来；

2、传统的控制系统大多采用固定的控制参数，这些参数往往是基于过去的经验或者某种理论模型设定，难以实时感知并适应矿井环境的不断变化。矿井内地质条件复杂，岩层分布不均，矿压变化无常，这些因素都使得固定的控制参数难以应对，因此，液压支架的支撑效果往往无法达到最佳状态，甚至在某些极端情况下，可能出现支撑失效的情况；

3、液压支架在移架过程中，其挡板与矿壁的贴合问题尤为显著，由于支架的倾斜现象时有发生，液压支架的挡板往往难以与矿壁紧密贴合，无法达到预期的贴合度，这种贴合不紧密的情况会导致支架的支撑力分散，无法形成有效的支撑体系，从而无法有效分散和承载矿顶的压力，这种情况对矿洞的安全构成了严重威胁。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于解决液压支架的挡板往往难以与矿壁紧密贴合，无法达到预期的贴合度，这种贴合不紧密的情况会导致支架的支撑力分散，无法形成有效的支撑体系，从而无法有效分散和承载矿顶的压力，这种情况对矿洞的安全构成了严重威胁的问题，而提出一种煤矿液压支架自适应控制系统。

2、在本发明实施提出一种煤矿液压支架自适应控制系统，所述控制系统包括控制主机和多个液压支架，目标液压支架包括底座、顶梁、立柱、压力传感器、姿态传感器、液压装置；所述目标液压支架为多个液压支架中的任意一个，压力传感器位于顶梁的顶部，姿态传感器位于顶梁的底部；所述控制主机包括姿态倾斜角分解模块、目标压力确定模块和抬升距离确定模块：

3、所述姿态倾斜角分解模块，用于在所述目标液压支架完成移架后，通过所述姿态传感器获取所述目标液压支架的姿态倾斜角，将所述姿态倾斜角分解到地面坐标系中得到左右倾斜角和上下倾斜角；所述地面坐标系为姿态传感器垂直于地面建立的三维坐标系；

4、所述目标压力确定模块，用于根据所述左右倾斜角、所述上下倾斜角和预设压力值得到所述目标液压支架的目标压力；所述预设压力值为所述目标液压支架在姿态倾斜角为零时的压力值；

5、所述抬升距离确定模块，用于根据所述目标压力确定所述液压装置的抬升距离。

6、可选的，所述系统还包括移架模块：

7、所述移架模块，用于获取距离最近的正常液压支架的状态参数，根据所述状态参数进行移架操作；所述状态参数为液压支架的姿态倾斜角、立柱上升距离和压力值；所述正常液压支架为已经完成移架的液压支架；所述正常液压支架为该液压支架的姿态倾斜角在预设范围内。

8、可选的，所述系统根据所述左右倾斜角、所述上下倾斜角和预设压力值得到所述目标液压支架的目标压力包括：

9、通过公式得到所述目标液压支架的目标压力；

10、其中，所述f为所述目标压力，f0为所述预设压力值，θ为所述上下倾斜角，α为所述左右倾斜角。

11、可选的，所述抬升距离确定模块包括判断模块、误差计算模块和执行模块：

12、所述判断模块，用于判断所述姿态倾斜角是否在预设范围内，若所述姿态倾斜角在预设范围内，则调用误差计算模块；

13、所述误差计算模块，用于计算所述距离最近的正常液压支架的立柱上升距离和平均立柱上升距离的差值得到误差绝对值，再以所述立柱上升距离减去所述差绝对值得到目标上升距离；所述平均立柱上升距离为所有已经进行移架的液压支架；

14、所述执行模块，以所述目标上升距离为目标阈值，对所述移动液压支架进行升架，若此时所述移动液压上压力传感器的数值小于所述压力值时，则继续升架直到所述压力传感器的数值等于所述压力值。

15、可选的，所述执行模块还用于：

16、若此时所述移动液压上压力传感器的数值大于所述压力值时，则对所述移动液压支架进行降架，直到所述压力传感器的数值等于所述压力值。

17、可选的，所述执行模块还用于：

18、若此时所述移动液压上压力传感器的数值等于所述压力值时，则不对移动液压支架进行操作。

19、可选的，所述误差计模块还用于：

20、通过公式确定所述液压装置的抬升距离；

21、其中，所述h为所述液压装置的抬升距离，h为所述距离最近的正常液压支架的立柱上升距离，ha为平均立柱上升距离，fp为施加在液压缸上的压力，f为所述目标压力，a为液压支架中液压缸的有效面积，w为液压支架中液压缸的有效重量。

22、可选的，所述系统还包括报警模块：

23、所述报警模块，用于当在预设液压支架检测区域内出现异常液压支架个数超过报警阈值，则发出警报；所述异常液压支架为姿态倾斜角不在预设范围内的液压支架。

24、本发明的有益效果：

25、本发明提出了一种煤矿液压支架自适应控制系统，包括控制主机和多个液压支架，目标液压支架包括底座、顶梁、立柱、压力传感器、姿态传感器、液压装置；目标液压支架为多个液压支架中的任意一个，压力传感器位于顶梁的顶部，姿态传感器位于顶梁的底部；控制主机包括姿态倾斜角分解模块，用于在目标液压支架完成移架后，通过姿态传感器获取目标液压支架的姿态倾斜角，将姿态倾斜角分解到地面坐标系中得到左右倾斜角和上下倾斜角；地面坐标系为姿态传感器垂直与地面建立的三维坐标系；目标压力确定模块，用于根据左右倾斜角、上下倾斜角和预设压力值得到目标液压支架的目标压力；预设压力值为目标液压支架在姿态倾斜角为零时的压力值；抬升距离确定模块，用于根据目标压力确定液压装置的抬升距离。通过姿态传感器的实时监测和姿态倾斜角的分解，系统能够准确地获取液压支架的姿态信息，并根据这些信息调整液压装置的工作状态，从而保持支架的稳定性；系统能够根据支架的实际姿态和预设的压力值自动计算目标压力，并根据目标压力确定液压装置的抬升距离。这种自适应调整机制使得系统能够应对不同的工作场景和地质条件，提高了工作效率，还通过自动化控制和自适应调整，减少了人工干预的需求，降低了操作的复杂性，同时，系统能够根据实时数据自动调整支架状态，提高了工作效率和一致性，并且通过实时监测和调整液压支架的状态，能够及时应对潜在的安全隐患，提高了煤矿生产的安全性。

技术特征：

1.一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制主机和多个液压支架，目标液压支架包括底座、顶梁、立柱、压力传感器、姿态传感器、液压装置；所述目标液压支架为多个液压支架中的任意一个，压力传感器位于顶梁的顶部，姿态传感器位于顶梁的底部；所述控制主机包括姿态倾斜角分解模块、目标压力确定模块和抬升距离确定模块：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述系统还包括移架模块：

3.根据权利要求1所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述系统根据所述左右倾斜角、所述上下倾斜角和预设压力值得到所述目标液压支架的目标压力包括：

4.根据权利要求1所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述抬升距离确定模块包括判断模块、误差计算模块和执行模块：

5.根据权利要求4所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述执行模块还用于：

6.根据权利要求4所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述执行模块还用于：

7.根据权利要求4所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述误差计模块还用于：

8.根据权利要求1所述的一种煤矿液压支架自适应控制系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块：

技术总结本发明公开了一种煤矿液压支架自适应控制系统，涉及自动化控制技术领域；该系统包括：姿态倾斜角分解模块，在目标液压支架完成移架后，通过姿态传感器获取目标液压支架的姿态倾斜角，将姿态倾斜角分解到地面坐标系中得到左右倾斜角和上下倾斜角；目标压力确定模块，根据左右倾斜角、上下倾斜角和预设压力值得到目标液压支架的目标压力；抬升距离确定模块，根据目标压力确定液压装置的抬升距离；通过姿态传感器的实时监测和姿态倾斜角的分解，系统能够准确地获取液压支架的姿态信息，并根据这些信息调整液压装置的工作状态，从而保持支架的稳定性，并且通过实时监测和调整液压支架的状态，能够及时应对潜在的安全隐患，提高了煤矿生产的安全性。技术研发人员：李旭,董博,党恩辉,史云,李杰,陈超仪,雷文受保护的技术使用者：西安合智宇信息科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18