發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 07:07

　　隨著近年來國家能源戰(zhàn)略的發(fā)展實(shí)施,使得煤炭開采逐步從高產(chǎn)量向綠色開采、安全高效開采發(fā)展。煤礦井下綜采工作面的自動化和智能化是實(shí)現(xiàn)礦井無人化、安全高效開采的關(guān)鍵步驟,也是發(fā)展“數(shù)字礦山”,提高礦井機(jī)電裝備信息化和自動化水平的重要組成部分。本文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目的資助下,以綜采工作面“三機(jī)”裝備——采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架為研究對象,以捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)為基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)井下綜采“三機(jī)”自動化為目標(biāo),開展采煤機(jī)復(fù)雜環(huán)境下的精確位姿感知技術(shù)研究。通過建立采煤機(jī)動力學(xué)模型和“三機(jī)”運(yùn)動學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上研究采煤機(jī)復(fù)雜振動環(huán)境下的捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差補(bǔ)償策略及多約束定位解算策略,構(gòu)建采煤機(jī)SINS/WSN組合定位模型,在此基礎(chǔ)上分析異類傳感器數(shù)據(jù)傳輸特性以及井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位影響因素,提出組合定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)異步融合方法以及WSN不同失效情況下的緊耦合容錯(cuò)組合定位方法來實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)復(fù)雜環(huán)境下的定位定姿。主要研究工作包括:1)采煤機(jī)動力學(xué)模型下捷聯(lián)慣導(dǎo)解算誤差補(bǔ)償策略研究。建立了采煤機(jī)的多剛體動力學(xué)模型,并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算下的采煤機(jī)機(jī)身振動形式求解。分析了動力學(xué)模型下的采煤... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

綜采工作面現(xiàn)場圖

中難以取得理想的定位效果。在根據(jù)上文分析可知，采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)的約束下，沿著工作面循環(huán)，其運(yùn)動速度具有約束特性。因此利用采煤機(jī)運(yùn)動過程中的速度約束特SINS 零速校正算法進(jìn)行輔助，實(shí)現(xiàn)速度約束輔助下的采煤機(jī) SINS 零速。首先，定義采煤機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)系（m 系）為固定在采煤機(jī)機(jī)身的直角坐標(biāo)個(gè)坐標(biāo)軸分別指向采煤機(jī)的前向、橫向和垂向。采煤機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系（mSINS 載體坐標(biāo)系（b 系）、導(dǎo)航坐標(biāo)系（n 系）的關(guān)系如圖 3-6 所示。同時(shí)在采煤機(jī)機(jī)身上，由于 SINS 安裝方式以及安裝精度的問題，使得采煤坐標(biāo)系（m 系）和 SINS 的載體坐標(biāo)系（b 系）之間存在一個(gè)安裝偏轉(zhuǎn)角角度向量表示為 。因此，采煤機(jī)在 m 系下的速度示為， (， 為載體坐標(biāo)系到機(jī)體坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。

圖 3-8 SINS 定位系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)布置圖Figure 3-8 Experimental scene for SINS positioning system利用采煤機(jī)沿著預(yù)鋪設(shè)好的軌道做類似于矩形運(yùn)動，并且在運(yùn)動期間隨機(jī)進(jìn)行停車操作。采煤機(jī)繞參考運(yùn)動軌跡行駛兩圈，實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為 120 s。3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (Experimental Result)在實(shí)驗(yàn)過程中利用 SINS 測量得到采煤機(jī)的三軸加速度和三軸角速度，在經(jīng)過初始值設(shè)定后，代入到基于運(yùn)動學(xué)約束的 SINS 定位解算模型中，進(jìn)而得到定位模型的計(jì)算結(jié)果。首先根據(jù) 3.2.1 節(jié)關(guān)于采煤機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)的判斷模型，利用 SINS 的加速度和角速度信息，通過設(shè)定靜止?fàn)顟B(tài)的閾值判斷和利用中值濾波算法，計(jì)算出采煤機(jī)在運(yùn)動過程中的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)刻。SINS 靜止?fàn)顟B(tài)判斷結(jié)果如圖 3-9 所示。由圖中可以看出，第一和第二子圖分別是由公式（3-2）和公式（3-3）對 SINS 的加速度和角速度計(jì)算得到的 C1和 C2。由于加速度和角速度測量結(jié)果受到量測噪聲的影響，使得其在利用公式（3-4）計(jì)算加速度和角速度的聯(lián)合判斷結(jié)果時(shí)，會不可避

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于機(jī)載捷聯(lián)慣導(dǎo)計(jì)算導(dǎo)彈初始姿態(tài)的算法[J]. 陳宇,付書堂,劉建團(tuán).  航空兵器. 2016(02)
[2]旋轉(zhuǎn)矢量在高動態(tài)全姿態(tài)飛行器運(yùn)動方程中的應(yīng)用[J]. 王紅輝,楊紹卿,吳成富,郝峰,車曉濤.  兵工學(xué)報(bào). 2016(03)
[3]煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維定位算法研究[J]. 尚超,王峰,聶百勝,籍錦程.  煤田地質(zhì)與勘探. 2016(01)
[4]基于CSS的井下精確定位服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 劉曉陽,何赟.  工礦自動化. 2015(12)
[5]一種MEMS陀螺儀的標(biāo)定方法研究[J]. 吳雪娟,宋艷君,黃樹峰,張國綱,盧剛.  傳感器與微系統(tǒng). 2015(11)
[6]基于慣導(dǎo)輔助地磁的手機(jī)室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 宋鏢,程磊,周明達(dá),吳懷宇,陳洋.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(08)
[7]移動裝備捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[J]. 楊海,李威,張金堯,司卓印,應(yīng)葆華.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2015(08)
[8]基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的采煤機(jī)定位定姿技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊海,李威,羅成名,范孟豹,應(yīng)葆華.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(12)
[9]Optimal two-iteration sculling compensation mathematical framework for SINS velocity updating[J]. Tong Zhang,Kang Chen,Wenxing Fu,Yunfeng Yu,Jie Yan.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(06)
[10]基于單向示范刀的采煤機(jī)記憶截割模型構(gòu)建及模擬分析[J]. 王煥文,陶福貴,康俊霞.  煤礦機(jī)械. 2014(10)

碩士論文
[1]滾筒采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)可靠性工程方法研究[D]. 劉澤平.太原理工大學(xué) 2012



本文編號：2914140