CN104579104A - 一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，属于采矿技术领域。该方法基于采煤工作面的煤岩特征，对采煤机所使用的交流变频调速电动机进行变频调速控制，结合控制器开关，使频率控制信号变化结合调速控制，调节交流变频牵引电机转速和截割电机转速，控制转速变化的频率控制信号采取非阶跃变化，经过渡路径转变为目标频率信号，使电动机迅速响应并减小载荷波动。本发明所提供的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，提高了采煤机交流变频电机在调速时的响应速度，同时减小了电机在此调速过程中的载荷波动，从而提高交流变频电以及采煤机整机的高效性和稳定性，并使整机调速有一定的自适应性，实现少人或远程化工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种采煤机电机调速方法，特别涉及一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法。
背景技术
早期的采煤机使用液压牵引，存在着结构复杂、故障率高和开机率低等问题，随着微电子技术的应用和发展，逐渐开始采用电牵引采煤机，且现在多数采煤机已从直流电牵引转变为交流变频电牵引，使得交流变频电牵引采煤机成为现在采煤机的主要形式，可以实现高效采煤，并在维护和可靠性等方面有了较大进步。但是，在重载强冲击环境下，如何实现采煤机交流变频电机在调速时的快速响应和减少载荷波动，对于提高采煤机的效率和可靠性有着很大影响。
如果直接改变控制交流变频电机转速的频率信号，而不是采用一定的优化过渡路径和控制方法，则电机的转速响应会较慢，载荷波动也很大；传统采煤机没有对截割电机进行调速控制，未实现牵引和截割的协调控制；且传统采煤机调速难以实现少人、无人化作业，缺乏一定的自适应性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，该方法适用于采取交流变频调速的电牵引采煤机，基于煤岩预知信息，对采煤机所使用的交流变频调速电动机进行变频调速控制，能够实现一定的自适应调速。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)在综采面的截割过程中，通过人工示范操作截煤或记忆截割，获得采煤工作面的煤岩特征；
2)系统检测煤岩特征并判断电机是否要进行调速，如果“是”，则计算和优化采煤机变频电机频率控制信号的给定时间历程及频率信号变化时的变化形式路径，进行电机转速的预调节；否则，不需要进行调速，结束该方法；
3)记录和保存处理后的频率控制信号；
4)采煤机回到初始截割位置，准备进入自适应调速截割；
5)在自适应截割过程中，检测特征点信息，判断其是否是新的调速特征点；若“是”，则跳转至步骤6)；否则，继续检测特征点信息，重复步骤5)；
6)结合控制器开关，使频率控制信号结合调速控制器，调节交流变频电机转速，对采煤机牵引速度和截割电机转速进行调节；
7)调速过程完成恢复基准速度，断开控制器开关；跳转至步骤5)，重复步骤5)、6)、7)直至该采煤行程结束。
进一步，所述煤岩特征包括截割时的时间特征点、位置特征点和采煤机的基准牵引电机的基准转速和截割电机基准转度，煤岩突变时基于传统采煤机恒功率牵引调速对应的牵引电机转速特征和截割电机转速特征，及其对应的频率信号特征。
进一步，所述步骤6)调节交流变频电机转速，控制转速变化的频率信号采取非阶跃变化，经过渡路径转变为目标频率信号，所述过渡路径包括三角函数形式、斜坡形式、阶梯形式。
进一步，所述调速控制器仅用于对交流变频电机进行调速。
进一步，所述调速控制器为PI控制器。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，基于煤岩预知信息，对采煤机牵引速度和截割转速进行调节，能够实现一定的自适应调速，提高了采煤机交流变频电机在调速时的响应速度，同时减小电机在此调速过程中的载荷波动，从而提高交流变频电以及采煤机整机的高效性和稳定性，并使整机调速有一定的自适应性，实现少人或远程化工作。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明所述方法的框图；
图2为本发明所述方法的具体原理结构示意图；
图3为频率信号与开关型PI控制的结合形式示意图；
图4为交流变频电机的频率信号调节路径优化形式图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明提供的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，基于煤岩预知信息，对采煤机牵引速度和截割转速进行调节，能够实现一定的自适应调速，本发明所述方法的框图如图1所示。图2为本发明所述方法的具体原理结构示意图，本发明所述方法的具体包括以下步骤：
1)在一个综采面的截割过程中，通过人工示范操作截煤或记忆截割，获得采煤工作面的煤岩特征；煤岩特征包括截割时的时间特征点(t1、t2、t3……)、位置特征点(p1、p2、p3……)和采煤机的基准牵引电机的基准转速n10和截割电机基准转度n20(对应于基准牵引速度v0和基准截割转速n0)，煤岩突变时基于传统采煤机恒功率牵引调速对应的牵引电机转速特征(n11、n12、n13……)和截割电机转速特征(n21、n22、n23……)并将之转化为对应的频率信号特征(f11、f12、f13……)、(f21、f22、f23……)。
2)系统检测煤岩特征并判断电机是否要进行调速，如果“是”，则计算和优化采煤机变频电机频率控制信号的给定时间历程及频率信号变化时的变化形式路径，进行电机转速的预调节。系统主要检测时间和位置特征点信息，判断各调速特征点，根据各调速特征点，各调速特征点对应的频率信号特征(f11、f12、f13……)、(f21、f22、f23……)的各个频率值之间的变化过渡路径采取优化后的路径，并根据相应的频率信号路径重新计算开始的调速时间特征点(t1'、t'2、t'3……)和位置特征点(p1'、p'2、p'3……)。否则，不需要进行调速，结束该方法。
3)记录和保存处理后的频率控制信号；对步骤2)中的频率信号变化形式和与之对应的调速时间特征点(t1'、t'2、t'3……)、位置特征点(p1'、p'2、p'3……)和对应的频率信号特征(f11、f12、f13……)、(f21、f22、f23……)及路径信息进行记录和保存。
4)采煤机回到初始截割位置，准备进入自适应调速截割。
5)在自适应截割过程中，检测特征点信息，包括时间特征点(t1'、t'2、t'3……)和位置特征点(p1'、p'2、p'3……)，判断是否是新的调速特征点；若“是”，则跳转至步骤6)；否则，继续检测特征点信息，重复步骤5)。
6)结合控制器开关，使频率控制信号结合调速控制，调节交流变频电机转速，对采煤机牵引速度和截割电机转速进行调节，频率信号通过开关与调速控制(PI控制)的结合形式，如图3所示；采煤机牵引速度和截割转速将要发生变化，即交流变频电机转速变化。
调节交流变频电机转速，控制转速变化的频率信号采取非阶跃变化，经过渡路径转变为目标频率信号，过渡路径包括三角函数形式、斜坡形式、阶梯形式，交流变频电机的频率信号调节路径优化形式，如图4所示。
调速控制器仅用于对交流变频电机进行调速，调速控制器可以为PI控制器。
7)调速过程完成恢复基准速度，断开控制器开关；跳转至步骤5)，重复步骤5)、6)、7)直至该采煤行程结束。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)在综采面的截割过程中，通过人工示范操作截煤或记忆截割，获得采煤工作面的煤岩特征；
2)系统检测煤岩特征并判断电机是否要进行调速，如果“是”，则计算和优化采煤机变频电机频率控制信号的给定时间历程及频率信号变化时的变化路径形式，进行电机转速的预调节；否则，不需要进行调速，结束该方法；
3)记录和保存处理后的频率控制信号；
4)采煤机回到初始截割位置，准备进入自适应调速截割；
5)在自适应截割过程中，检测特征点信息，判断其是否是新的调速特征点；若“是”，则跳转至步骤6)；否则，继续检测特征点信息，重复步骤5)；
6)结合控制器开关，使频率控制信号结合调速控制器，调节交流变频电机转速，对采煤机牵引速度和截割电机转速进行调节；
7)调速过程完成恢复基准速度，断开控制器开关；跳转至步骤5)，重复步骤5)、6)、7)直至该采煤行程结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：所述煤岩特征包括截割时的时间特征点、位置特征点和采煤机的基准牵引电机的基准转速和截割电机基准转度，煤岩突变时基于传统采煤机恒功率牵引调速对应的牵引电机转速特征和截割电机转速特征，及其对应的频率信号特征。
3.根据权利要求1所述的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：所述步骤6)调节交流变频电机转速，控制转速变化的频率信号采取非阶跃变化，经过渡路径转变为目标频率信号，所述过渡路径包括三角函数形式、斜坡形式、阶梯形式。
4.根据权利要求1所述的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：所述调速控制器仅用于对交流变频电机进行调速。
5.根据权利要求1所述的一种基于路径优化和调速控制的采煤机电机调速方法，其特征在于：所述调速控制器为PI控制器。
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