[发明专利]基于动态尺度滑窗的采煤机范围内支架动作决策方法

说明书

本发明涉及采煤机技术领域，具体涉及一种基于动态尺度滑窗的采煤机范围内支架动作决策方法，决策实质是在滑窗范围内，确定收护帮板、第一无动作区、伸护帮板、第二无动作区等4个区域的支架编号集合。本发明从时间维度出发，考虑采煤机的速度因素，并融合采煤机的位置信息，优化支架自动跟机首架动作时刻，以采煤机实时变化的运行速度为基础，建立采煤机与跟机支架中首架的空间关系和时间关系，并融合成为首架启动时刻的时空信息；再以此为基础，建立首架启动时刻的优化方法，以达到采煤机速度与跟机速度的动态平衡。

技术领域

本发明涉及采煤机技术领域，具体涉及一种基于动态尺度滑窗的采煤机范围内支架动作决策方法。

背景技术

综采装备智能化的核心是装备控制的智能化。在综采装备中，采煤机、液压支架和刮板运输机是主体。为此，如何实现“三机”智能化运行，是综采这装备智能化控制的关键。其中，采煤机后部支架群的自动跟机是支架动作的主体内容。液压支架自动跟随采煤机移动速度和位置变化，即液压支架自动跟机是综采工作面智能化控制的核心问题之一。在采煤机运行后部的液压支架群中，首架启动的时刻是所有支架运行的基准和关键。

目前，工作面自动跟机方法以采煤机位置信息为基础，即当采煤机达到指定的位置后，后续液压支架开始运行。绝大多数方法都以工程经验为基础，尚未提炼成科学问题，并未从优化问题的角度解决。因此，当在实际工程中遇到支架速度与采煤机速度不匹配的问题时，往往通过手动调节参数，改变跟机速度。但是由于采煤机并非常采用匀速运行，这就给确定支架跟机速度带来不确定。目前，支架自动跟机是以采煤机位置为基准，对自动跟机支架做各类工艺分割。当采煤机处于某个位置时，对应的各支架按照所属工艺执行动作。然而，目前采煤机定位准确度并不高，常常出现跳架、丢架等情况。这就使得跟机支架失去了动作基准，从而导致支架自动跟机失败。

目前，支架跟机时通常考虑采煤机速度为定值，部分考虑为高速或低速运行。如2015年，北京天玛公司的牛剑峰在自动化跟机控制系统中，通过采煤机速度求取平均移架速度时，采用均值运算得到约数；2018年，山东科技大学王统诚在自动跟机中设定采煤机速度分别为6m/min和8m/min两种情况。2020年，太原理工大学付翔等人在支架群组跟机中设定采煤机速度以4m/min、5m/min、8m/min和11m/min等多种情况。2022年煤炭科学研究总院的仁怀伟等人指出采煤机常态化运行速度为8m/min。然而，当采煤机速度被认为是常数时，则意味着跟机支架的首架起始时间为确定的，采煤机速度与支架跟机速度上处于绝对的最优状态。这显然与现场工程实际不相符合。采煤机可能因为前方煤壁、顶底板状态等原因导致速度发生改变，且并非离散数值。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于动态尺度滑窗的采煤机范围内支架动作决策方法。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于动态尺度滑窗的采煤机范围内支架动作决策方法，包括：

设定：支架号编号集合为：{1,2,...,N}；滑窗内支架编号集合为：X＝{N_inf,N_inf+1,...,N_sup}，其中N_inf表示最小编号，N_sup表示最大编号；当前采煤机位置为：取采煤机中间位置对应支架编号；采煤机前滚筒摇臂长度为：L₁；采煤机前滚筒摇臂的水平夹角为：θ₁；采煤机长度为：L；采煤机后滚筒摇臂长度为：L₂；采煤机后滚筒摇臂的水平夹角为：θ₂；支架宽度为：D；