[发明专利]采煤机滚筒自动调高实验装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及采煤机滚筒自动调高实验装置及控制方法，尤其适用于模拟矿井采煤机滚筒自动调高装置的油缸伺服控制实验。

背景技术

采煤机是煤矿生产中非常关键的设备，然而其工作环境十分恶劣，煤炭开采综合机械化及其工作过程自动控制成为煤炭工业增加产量，提高劳动效率，减少重大恶性事故和改善劳动条件的重要手段。采煤机滚筒自动调高控制技术是实现采煤工作面自动化控制的关键技术之一。目前，实际应用中采煤机滚筒调高多采用人工观测为依据的手动调整，或者通过机身和摇臂的实际倾角与相应的倾角预设值的比较误差来自动控制伺服阀的开度与流量，从而控制滚筒高度的自动调高，为单回路反馈控制。对采煤机滚筒自动调高技术的研究中，也是偏重于通过机身和摇臂的实际倾角与相应的倾角预设值的比较误差来控制滚筒高度。即使有其他自动调高控制方案提出，也均是基于简单回路反馈控制方式来实现滚筒调高。这种基于简单反馈的控制系统，以伺服阀流量作为影响滚筒高度的干扰因素，通过改变伺服阀的开度和方向来维持滚筒高度保持在所预设的位置上。从理论上讲，在没有其他外干扰的情况下，这种控制方案是可行的，合理的，能通过油液流量的改变而实现滚筒高度的调整。但仔细分析就会发现，从伺服阀动作开度调整到滚筒高度改变，这中间要相继经过单向阀、调高油缸、摇臂，因此控制通道时间常数较大，致使滚筒高度对于油液流量的变化反应较缓慢。另外，在采煤机实际工作中，影响滚筒高度的因素较多，除油液流量干扰因素外，油缸位移也是一个很重要的干扰因素。在采煤机截割过程中，由于煤岩的非均质性和各向异性、坚硬夹杂物的随机分布，使得截齿受到的截割力是随机变化的；同时，由于摇臂巨大的转动惯量，在采煤机截割及调高过程中，都会不可避免的对调高液压系统造成液压冲击，从而造成油缸位移的波动。同时，液压冲击使液压油温度发生变化，而液压传动对油温变化敏感，因此液压油温度对油缸位移波动影响显著。另外，由于液压油固有的可压缩性和液压系统固有的泄露问题，在实际应用中，即使仅在摇臂和滚筒的重量所引起的静态载荷的作用下，调高油缸活塞杆的位移也会发生下沉变化。而调高油缸活塞杆位移的波动会引起机身和摇臂倾角的变化，并会进一步影响伺服阀的开度与流量，从而影响滚筒的高度，即调高油缸位移波动对滚筒高度造成了干扰，这会增加滚筒调高时的位置调整次数，对调高控制系统的控制精度、控制速度和控制稳定性产生了影响。因此需要增加内反馈来改善控制系统的性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑，方法简便，易于操作，消除调高油缸位移波动对滚筒高度干扰的采煤机滚筒自动调高实验装置及控制方法。

技术方案：本发明的采煤机滚筒自动调高实验装置，包括由刚性框架组成的机身，连接在机身上的液压调高泵站，机身上设有倾角控制器和机身两维倾角传感器，机身的前部铰接有摇臂，机身的底部设有与摇臂相连并通过液压调高泵站控制摇臂摆动的油缸，摇臂的顶部设有滚筒，摇臂上设有与倾角控制器相连的一维倾角传感器，液压调高泵站内设有伺服阀，所述的机身上设有油缸位移控制器，调高油缸上设有与油缸位移控制器相连的位移传感器。

本发明的采煤机滚筒自动调高控制方法，包括对采煤机机身的二维倾角值、摇臂的倾角值进行检测和设定，将检测到的倾角值信号送给倾角控制器，再经伺服阀控制油缸，通过油缸控制摇臂动作，还包括如下步骤：

a、将检测到的采煤机机身的二维倾角值、摇臂的倾角值与倾角控制器内预设的倾角值进行比较，由这些比较误差值控制倾角控制器的输出，该输出值作为位移控制器的预设值；

b、通过油缸位移传感器检测油缸的实际位移，并将检测到的油缸位移值输送给油缸位移控制器；

c、由油缸位移控制器将检测到的油缸实际位移值与倾角控制器的输出值进行比较，通过比较的误差值控制伺服阀的开度和方向，改变液压油的流量和方向，使油缸的位移、机身的倾角和摇臂的倾角与预设值一致，实现滚筒高度的调节。