CN109458205A - 液压支架精确推溜的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架精确推溜的控制方法，采用卡尔曼滤波算法对液压支架单次推溜过程中的行程位置进行校正，通过对多次固定行程推溜过程的时间统计，实现对下次推溜位置所需要时间进行预判，从而达到对液压支架推溜位置的精确控制。本发明优点体现在以下方面：1、采用卡尔曼滤波方式控制推溜行程，在动作过程中根据推溜速度实时修正推溜位置，在行程传感器存在故障的情况下，电液控制系统也能够适应现场复杂的供液环境。2、通过改变控制方式，在不改变现有设备条件下实现液压支架推溜位置的精确控制。3、实际使用过程中，操作人员只需输入预设的液压支架推溜位置，即可实现推溜位置的精确定位，降低了对操作人员的技术要求。

Description

液压支架精确推溜的控制方法

技术领域

本发明涉及液压支架控制方法，尤其是涉及液压支架精确推溜的控制方法。

背景技术

《煤矿安全规程》中要求工作面煤壁、刮板输送机和液压支架必须保持直线。在综采工作面实际开采过程中，液压支架稳步推移是影响工作面直线度控制的关键因素。目前，多数矿区主要采用拉线管理，即在综采工作面拉绳或打出一个红外光束等方式提供液压支架推移定位标准，以人工手动调整直线度来实现工作面液压支架和刮板输送机的调直。但是，现有液压支架推溜控制是通过检测推移油缸里的行程传感器的数据，打开电磁先导阀控制乳化液流向油缸进行简单的闭环控制，在实际生产过程中受到以下因素影响，使推溜精度无法满足综采工作面直线度的要求：

1、液压流量不稳定：在自动跟机过程中，液压支架跟随采煤机动作，这个过程中会存在同时有多台液压支架多个油缸动作，且动作的时间受各自参数控制，导致进行推溜的液压支架在动作过程中液压系统能够供给的乳化液流量不稳定，乳化液流量不稳定导致推溜速度不稳定，在相同时间间隔的情况下进行采样检测到的行程数据存在差异，从而造成推溜误差存在。

2、电磁先导阀的电磁感应影响：目前，液压支架电液控制采用电磁先导阀控制乳化液流向，电磁先导阀内部通过电磁线圈得电，产生磁力推动导杆，打开电磁先导阀改变乳化液流向，从而控制油缸动作；当电磁线圈失电，失去磁力关闭先导阀，停止油缸动作。但是，电磁先导阀内部的电磁线圈存在电磁感应现象，导致在电磁线圈得电或失电时，动作开始或停止会存在>300ms的延时，该延迟时间内液压支架推溜并未完全动作开始或停止，该影响也会导致推溜存在误差。

3、目前采用设定参数进行推移的方式，存在参数固化不能适应综采工作面所有液压支架状态，当传感器存在故障时，按照固化时间参数动作，推溜行程的偏差更大。

发明内容

本发明目的在于提供一种液压支架精确推溜的控制方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的液压支架精确推溜的控制方法，采用卡尔曼滤波算法对液压支架单次推溜过程中的行程位置进行校正，通过对多次固定行程推溜过程的时间统计，实现对下次推溜位置所需要时间进行预判，从而达到对液压支架推溜位置的精确控制；控制步骤如下：

步骤a、查询本次推溜行程S_E和以前推溜同样行程统计所得需要的期望时间T_E；

步骤b、开始推溜时，检测推溜当前位置S₁，根据上次推溜动作统计所得时间得出的速度V₁，通过卡尔曼滤波算法推测下一检测时间点T_n+1推溜位置S_n+1和误差协方差P_k，控制推溜电磁先导阀开启；

步骤c、当下一检测时间点T_n+1到时，更新当前推溜位置S_n+1，计算更新卡尔曼增益系数K，更新下一检测时间点T_n+2推溜预测位置S_n+2，更新误差协方差P_k、推移速度V_n+2；

步骤d、循环执行步骤c，当检测到的推溜行程S_t与目标推溜行程S_E相差绝对值△S小于V_t×(T+T_c)，控制推溜电磁先导阀在时间T^!后关闭，更新本次推溜行程S_E和该行程下推溜时间统计的期望值T_E；其中：T为软件采集行程传感器数据周；T_c为电磁先导阀延迟时间；T^! =△S /V_t-T_c，即剩余行程在当前速度V_t下所需时间减去电磁先导阀延迟时间的时间；

步骤e、在推溜过程中如果存在行程传感器故障，则根据本次推溜设定的行程，查找以往统计的该行程值对应的推溜时间期望值执行推溜动作。

本发明优点体现在以下方面：

1、适用范围广：采用卡尔曼滤波方式控制推溜行程，在动作过程中根据推溜速度实时修正推溜位置，在行程传感器存在故障的情况下，电液控制系统也能够适应现场复杂的供液环境。

2、实现成本低：通过改变控制方式，在不改变现有设备条件下实现液压支架推溜位置的精确控制。

3、维护简单：在实际使用过程中，操作人员只需输入预设的液压支架推溜位置，即可实现推溜位置的精确定位，不需要输入其他参数，降低了对操作人员的技术要求。

附图说明

图1是本发明控制方法的流程框图。

图2是本发明所述液压支架的控制系统参考图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1、2所示，本发明所述液压支架精确推溜的控制方法，采用卡尔曼滤波算法对液压支架单次推溜过程中的行程位置进行校正，通过对多次固定行程推溜过程的时间统计，实现对下次推溜位置所需要时间进行预判，从而达到对液压支架推溜位置的精确控制；控制步骤如下：

步骤a、查询本次推溜行程S_E和以前推溜同样行程统计所得需要的期望时间T_E；

步骤b、开始推溜时，检测推溜当前位置S₁，根据上次推溜动作统计所得时间得出的速度V₁，通过卡尔曼滤波算法推测下一检测时间点T_n+1推溜位置S_n+1和误差协方差P_k，控制推溜电磁先导阀开启；

步骤c、当下一检测时间点T_n+1到时，更新当前推溜位置S_n+1，计算更新卡尔曼增益系数K，更新下一检测时间点T_n+2推溜预测位置S_n+2，更新误差协方差P_k、推移速度V_n+2；

步骤d、循环执行步骤c，当检测到的推溜行程S_t与目标推溜行程S_E相差绝对值△S小于V_t×(T+T_c)，控制推溜电磁先导阀在时间T^!后关闭，更新本次推溜行程S_E和该行程下推溜时间统计的期望值T_E；其中：T为软件采集行程传感器数据周期，T_c为电磁先导阀延迟时间；T^! =△S /V_t- T_c，即剩余行程在当前速度V_t下所需时间减去电磁先导阀延迟时间的时间；

步骤e、在推溜过程中如果存在行程传感器故障，则根据本次推溜设定的行程，查找以往统计的该行程值对应的推溜时间期望值执行推溜动作。

本发明现以液压支架一次自动推溜为例进行详细描述：

如图1、2所示，本发明所述液压支架精确推溜的控制方法按照下述步骤进行：

在步骤001中，开始自动推溜前，设定自动推溜行程S_E，液压支架跟随采煤机执行自动推溜动作，进入步骤101；

在步骤101中，查询推溜行程S_E值历史统计运行时间期望值T_E，判断行程传感器是否正常，如果正常，执行步骤102，如果不正常，执行步骤202；

在步骤102中，计算推溜速度，计算推测协方差，根据协方差，计算卡尔曼增益系数K，根据卡尔曼增益系数K，推算下一采样周期推溜位置，继续执行推溜动作，执行步骤103；

在步骤103中，计算目标行程值与本周期检测的行程值的差值△S，更新推溜速度V，判断差值△S是否小于下一周期推测应到的位置，如果小于下一周期应到的位置，执行步骤105，如果不小于，执行步骤104；

在步骤104中，在下一采集周期到的时刻，更新当前推溜位置，更新卡尔曼增益系数K，更新协方差，返回执行步骤102；

在步骤105中，计算推溜动作到目标行程预计执行时间T^!，在该时间以后停止推溜，并将本次推溜时间更新到推溜行程为S_E的统计数据中，重新计算推溜行程为S_E下推溜时间的期望值T_E；

在步骤202中，当因为行程传感器故障而不能检测当前行程值时，继续执行推溜动作，执行步骤203；

在步骤203中，判断执行时间是否到，如果时间到，执行步骤204，如果没到，执行步骤202。

本发明使用在现有液压支架电液控制系统中，由液压支架控制器发出控制信号，使电磁驱动器开启推溜电磁先导阀（电磁换向阀组），实现对液压支架推移油缸的控制。

Claims (1)

1.一种液压支架精确推溜的控制方法，其特征在于：采用卡尔曼滤波算法对液压支架单次推溜过程中的行程位置进行校正，通过对多次固定行程推溜过程的时间统计，实现对下次推溜位置所需要时间进行预判，从而达到对液压支架推溜位置的精确控制；控制步骤如下：

步骤a、查询本次推溜行程S_E和以前推溜同样行程统计所得需要的期望时间T_E；

步骤b、开始推溜时，检测推溜当前位置S₁，根据上次推溜动作统计所得时间得出的速度V₁，通过卡尔曼滤波算法推测下一检测时间点T_n+1推溜位置S_n+1和误差协方差P_k，控制推溜电磁先导阀开启；

步骤c、当下一检测时间点T_n+1到时，更新当前推溜位置S_n+1，计算更新卡尔曼增益系数K，更新下一检测时间点T_n+2推溜预测位置S_n+2，更新误差协方差P_k、推移速度V_n+2；

步骤d、循环执行步骤c，当检测到的推溜行程S_t与目标推溜行程S_E相差绝对值△S小于V_t×(T+T_c)，控制推溜电磁先导阀在时间T^!后关闭，更新本次推溜行程S_E和该行程下推溜时间统计的期望值T_E；其中：T为软件采集行程传感器数据周；T_c为电磁先导阀延迟时间；T^! =△S /V_t-T_c，即剩余行程在当前速度V_t下所需时间减去电磁先导阀延迟时间的时间；

步骤e、在推溜过程中如果存在行程传感器故障，则根据本次推溜设定的行程，查找以往统计的该行程值对应的推溜时间期望值执行推溜动作。