[发明专利]一种连采机快速准直控制方法

说明书

一种连采机快速准直控制方法，连采机通过安装于其上的陀螺仪、加速度计和里程计测得的连采机的运动轨迹信息，通过光缆传输给上位机，上位机实时的反映出高精度的连采机运动轨迹信息，实时对反馈回来的连采机运动轨迹与既定的运动轨迹进行比较，并通过上位机的运算处理后，并实时修正连采机运动方向；本发明所述的方法实用性强，克服了激光准直方法在实际应用中存在的局限性和GPS导航系统准直方法受矿道中复杂工作环境的影响，实现采煤机直线掘进；该方法的好处在于系统测量结果精确，为技术人员提供高精度的采煤机运动轨迹信息，并且能够根据实时直线度情况指导工作人员修正采煤机的工作方向。

技术领域

本发明涉及一种连采机快速准直控制方法，特别涉及一种三轴光纤陀螺仪、三轴加速度计和里程计组合的惯性导航系统应用于露天煤矿连采机的快速准直控制方法。

背景技术

露天煤场在进行挖掘工作时，为保证施工及山体安全，国家法规要求每个矿道间有一定间隔来用于支撑山体。所以在挖进作业时，为防止坑道之间相互挖穿而导致的安全问题，因此最大化保证每条矿道的直线度是实现安全生产的最主要的指标。

连采机坑道直线度检测技术主要分为两种，传统方法一般使用激光准直仪进行矿道的对直校验。此方法对工作环境的要求较高，对于采煤过程中，连采机本身强烈的抖动和矿道中大量的粉尘都对激光准直造成巨大的影响，激光准直法只能在矿道口的四、五米起到比较好的对直效果。因此传统方法在实际应用中存在非常大的局限性。另一种方法是基于导航系统定位，此方法可以克服矿道中复杂工作环境的影响，实现连采机直线掘进。但目前比较流行的GPS在矿道中工作时无法正常接受和发送信号，导致基于导航系统的对直方法存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种控制连采机是否沿着既定直线掘进的方法。该系统是基于惯性导航系统和里程计组合而成的连采机快速准直控制系统，连采机从工作面煤层的起始点开始向前掘进时，通过安装于连采机上的惯性导航系统和里程计测量此时连采机的位置和姿态信息以及速度信息，通过光纤通信的方式传输给上位机，经过上位机的运算处理实时的反映出高精度的连采机运动和姿态信息，实时判断连采机运动轨迹的直线度，并实时修正连采机运动方向。惯性导航系统中的三轴光纤陀螺仪和三轴加速度计直接采集连采机在惯性空间的转动角速度和线性加速度信息，通过光纤通信的方式传输给上位机，上位机计算机系统的运算得到连采机的运动速度、航线、姿态和位置信息；利用安装于轨道连采机行走部的里程计测量其行走速度与距离信息，通过光纤通信方式向上位机反馈此时连采机的速度与距离信息，通过上位机的运算处理得到连采机的速度信息；上位机通过改进型卡尔曼快速滤波程序对惯性导航系统测得运动速度、航线、姿态和位置信息和里程计测得的速度与距离信息进行融合，以提高系统测量的精度和稳定性；再以航位角推算原理上位机解析出连采机实时位置和姿态信息，根据实时位置和姿态信息对轨道连采机掘进方向进行实时修正，以保证连采机按照既定直线掘进。

为了实现本发明的目的，我们将采用如下技术方案予以实施。

一种连采机快速准直控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：为了确定连采机与工作面煤层顶底板的位置关系，连采机定位坐标系与工作面煤层数据库坐标系使用同一坐标系，即以开采起始点为原点的东北天坐标系；获得连采机初始位置和姿态信息后，系统需要解算出连采机在东北天坐标系下的坐标；

步骤二：晃动基座下，采用惯性系对准方法，确定连采机的初始姿态信息，即姿态矩阵初始值

步骤三：位于行走部的里程计实时测得的在连采机坐标系OX_bY_bZ_b下在采样周期T内连采机的位移增量S₀；