CN112610264A - 液压支架电液控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种液压支架电液控制方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：根据采集采煤机的当前采煤速度计算支架的等效动作时间；基于获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；根据累计需液量和等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定供液系统的负荷率，以根据负荷率调节采煤机的采煤速度和/或液压支架的支架动作关系，即通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比值来评估供液系统的负荷率，有效、可靠评估目前供液系统的供液质量，为采煤机速度调节、支架协同控制提供一个有效的参考依据。
Description
技术领域
本申请涉及液压支架技术领域，特别涉及一种液压支架电液控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
液压支架电液控制系统在我国煤矿已经得到了广泛的应用，每年都会新增100多套支架电液控制系统投入使用，近年来随着智能化工作面的不断推广，对工作面跟机自动化控制技术的要求也越来越高，目前由于综采工作面工作情况，使用环境、控制架构的不同，导致跟机自动化控制技术及控制效果在不同的矿区使用效果相差很大，且初期调试时间、成本过大，效果难以达到客户的满意。
作为跟机自动化过程中供液系统、采煤机控制和支架协同控制技术是制约跟机自动化可靠性的一门关键技术，当供液系统不足时，由于系统压力过低最终导致工作阻力低或者丢架问题；当供液系统大于系统需液量时，容易导致系统频繁的加载卸荷，影响系统能耗和泵站使用寿命，制约了采煤机的效率；而支架协同控制是建立在采煤机速度和供液系统匹配性基础上进行控制的，而支架的控制主要通过电磁阀的时间多余度控制实现，属于简单的开式控制，一定程度上也制约了采煤机效率的提升，目前的卡脖子的技术主要在供液系统、采煤机、支架协同控制上没有一套成熟的控制方法，影响了跟机自动化控制效果、质量的提升，亟待解决。
申请内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一目的在于提出一种液压支架电液控制方法。
本发明的第二个目的在于提出一种液压支架电液控制装置。
本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本申请第一方面实施例提供一种液压支架电液控制方法，包括以下步骤：
采集采煤机的当前采煤速度，并根据所述当前采煤速度计算支架的等效动作时间；
获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；以及
根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定所述供液系统的负荷率，以根据所述负荷率调节所述采煤机的采煤速度和/或所述液压支架的支架动作关系。
另外，根据本发明上述实施例的液压支架电液控制方法还可以具有以下附加的技术特征：
可选地，所述根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，包括：
若泵站全流量供液条件下的累计需液量大于所述液压支架的全周期的累计总容积，则判定匹配，并计算所述累计需液量和理论供液容量的比值，并根据所述比值优化所述支架动作关系；
若泵站全流量供液条件下的累计需液量小于所述液压支架的全周期的累计总容积，则判定不匹配，则增大所述供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
可选地，其中，
所述液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
所述液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积， Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
可选地，其中，
所述支架的等效动作时间的计算公式为：
其中，W为液压支架宽度，v为所述当前采煤速度。
可选地，所述基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，包括：
获取所述稳态容量和瞬态容量；
分别归纳所述稳态容量和瞬态容量的规律特征，得到所述稳态容量和瞬态容量的流量特征。
为达到上述目的，本申请第二方面实施例提供一种液压支架电液控制装置，包括：
第一计算模块，用于采集采煤机的当前采煤速度，并根据所述当前采煤速度计算支架的等效动作时间；
第二计算模块，用于获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；以及
控制模块，用于根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定所述供液系统的负荷率，以根据所述负荷率调节所述采煤机的采煤速度和/或所述液压支架的支架动作关系。
可选地，所述控制模块，包括：
第一计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量大于所述液压支架的全周期的累计总容积时，判定匹配，并计算所述累计需液量和理论供液容量的比值，并根据所述比值优化所述支架动作关系；
第二计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量小于所述液压支架的全周期的累计总容积时，判定不匹配，并增大所述供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
可选地，其中，
所述液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
所述液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积， Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
为达到上述目的，本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行如上述实施例所述的液压支架电液控制方法。
为达到上述目的，本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的液压支架电液控制方法。
由此，对跟机自动化过程中，供液系统、采煤机参数、支架参数的匹配性进行判断，并宏观上以采煤机速度作为输入，转化为支架的等效动作时间；提出了通过液压计算公式计算单个支架各个动作单元一个循环周期内的累计容量，创新性的将容量分为稳态容量和瞬态容量两部分并归纳其规律特征，其中稳态流量同结构和行程有关系，瞬态容量同压力、初始容腔有关系，通过对瞬态容量和稳态容量的计算来求出液压支架单元每个液压缸的累计需液量；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比较来判定采煤机速度、支架动作单元同供液系统的匹配性，该种方式方法简单，准确，有效，能够为后续泵站的控制、支架单元控制提供一个理论基础和超前的预判；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比值来评估供液系统的负荷率，能够有效、可靠评估目前供液系统的供液质量，为后续采煤机速度调节、支架协同控制能够提供一个有效的参考依据。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为相关技术中的综采工作面智能供液方法的方法流程图；
图2为相关技术中的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法的流程图；
图3为相关技术中的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法的执行示意图；
图4为根据本申请实施例提供的一种液压支架电液控制方法的流程图；
图5为根据本申请一个实施例的千斤顶动作循环周期内的需液容积分布图；
图6为根据本申请一个实施例的供液系统、支架联动、采煤机速度匹配性判定方法流程图；
图7为根据本申请实施例的液压支架电液控制装置的示例图；
图8为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的液压支架电液控制方法、装置、电子设备及存储介质，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的液压支架电液控制方法。
在介绍本申请实施例的液压支架电液控制方法之前，先简单介绍下相关技术中的一些控制方法。
(1)如图1所示，相关技术中提出了一种综采工作面智能供液方法及系统，通过获取综采作面的支架预估动作和预估动作时间；根据所述支架预估动作得到供液需求，根据所述供液需求结合当前时刻以及所述预估动作时间得到流量需求和/或压力需求；在所述预估动作时间之前输出与所述流量需求和/或所述压力需求对应的控制信号。由此，可以实现根据支架即将执行的动作所需要的乳化液量来为其提供乳化液，从而实现按需供液，并且由于供液的动作是在预估动作时间之前响应的，能够及时的为支架提供所需要的乳化液量，避免时间上延迟。但在系统控制过程中，存在以下不足：
①、该方案通过采集供液系统的实际流量同需求流量进行对比，而实际供液流量由于负载多变性导致目前无法准确测量，难度大；
②、通过跟机预动作时间参数来判定需求流量，系统流量参数不确定性高，平均时间内宏观控制因素少；
③、通过说明书可知，其需求流量为液压缸的动作面积乘以动作时间，该部门智能代表稳态的流量，没有包含压缩体积流量，计算不准确；
④、没有对体积压缩的流量进行量化。
(2)结合图2和图3所示，相关技术中还提出了一种协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，以解决目前方式存在难以本质上提高泵控调速的动态响应速率，方法呆板及控制效果不理想的问题。包括：在多泵变频乳化液泵供液系统和交叠关系的供液和液压支架协同动作控制逻辑的关系基础上，采集采煤机的速度，并获取供液系统何液压支架系统的工作状态参数；计算液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化量；生成液压支架跟机响应变量和液压支架跟机望目特性的单个满意度数组；对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列；该种方案主要结构仍然沿用了原有液控单向阀的主要结构，主要包含如下不足：
①、该系统没有评估供液系统的负载率，无法评估供液系统在新增动作后的供液质量、能力；
②、该控制系统仍然以时间为变量来对千斤顶的动作进行控制判定，可控性较差；
③、该控制系统传递函数没有考虑到系统管路布局及结构对当前控制模型的影响；
④、该控制系统没有评估对供液系统何和前采煤机速度的匹配性判定；
⑤、该控制系统虽然提到了需要千斤顶的需液流量，但并没有说明怎么通过流量来控制千斤顶。
因此，本申请正是基于上述问题，而提出一种液压支架电液控制方法，对跟机自动化过程中，供液系统、采煤机参数、支架参数的匹配性进行判断，并宏观上以采煤机速度作为输入，转化为支架的等效动作时间；并提出了通过液压计算公式计算单个支架各个动作单元一个循环周期内的累计容量，创新性的将容量分为稳态容量和瞬态容量两部分并归纳其规律特征，其中稳态流量同结构和行程有关系，瞬态容量同压力、初始容腔有关系，通过对瞬态容量和稳态容量的计算来求出液压支架单元每个液压缸的累计需液量；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比较来判定采煤机速度、支架动作单元同供液系统的匹配性，该种方式方法简单，准确，有效，能够为后续泵站的控制、支架单元控制提供一个理论基础和超前的预判。由此，通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比值来评估供液系统的负荷率，能够有效、可靠评估目前供液系统的供液质量，为后续采煤机速度调节、支架协同控制能够提供一个有效的参考依据。
同时，本申请还提出了瞬态流量的计算公式，基于系统压力、初始压力、容腔的方程，该方程能够准确的计算出瞬态流量的容积，便于后续的指导计算。
具体而言，图3为本申请实施例所提供的一种液压支架电液控制方法的流程示意图。
如图3所示，该液压支架电液控制方法包括以下步骤：
在步骤S101中，采集采煤机的当前采煤速度，并根据当前采煤速度计算支架的等效动作时间。
可选地，在一些实施例中，其中，支架的等效动作时间的计算公式为：
其中，W为液压支架宽度，v为当前采煤速度。
可以理解的是，本申请实施例可以以采煤机速度(v)作为输入量，尽量参考采煤机的平均速度，将该输入作为一个输入变量，此时将整个液压支架作为一个整体，采用化整为零的思路转化为每个支架所需要的最低追机时间t(变量)。
在步骤S102中，获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量。
可选地，在一些实施例中，基于累计容量计算稳态容量和瞬态容量，包括：获取稳态容量和瞬态容量；分别归纳稳态容量和瞬态容量的规律特征，得到稳态容量和瞬态容量的流量特征。
可以理解的是，按照现有泵站全流量供液条件下进行判定，在最低追击时间t内泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ＝Qd*t；(Qd—泵站公称流量)
转换液压支架单机动作时间t时候的需要液体容量：按照每个支架动作完成后所需要的容量来进行计算，例如，以立柱升降柱为例：立柱升柱位移为L(输入设定)，则立柱降柱同为L；立柱的上腔下腔的液压作用面积分别为A1、A2)(结构参数)。由于立柱的升降柱过程中，其分别经历体积压缩的瞬态过程和稳定流量供应的稳态过程，因此在液压缸的一个全循环动作过程中需要流量分别按照瞬态和稳态进行计算。
如图4所示，则当立柱分别向下和向上行程变化为L，立柱上下腔的需要容积分别为：
A所需要的稳态流量：液压缸下腔(伸动作)：Vs1＝A1*L液压缸上腔(收动作)： Vs2＝A2*L。
B所需要的稳态流量：液压缸下腔(伸动作)：Vd1＝-(dv/dp)/v液压缸上腔(收动作)： Vd2＝β-(dv/dp)/v。
则一个动作周期(液压缸伸+收)所需要的总流量V1＝Vs1+Vs2+Vd1+Vd2
则立柱支架动作过程中所有涉及到的液压缸在规定时间t内的总容积为 V＝V1+V2+V3～～+Vn。
可选地，在一些实施例中，其中，液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积， Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
可以理解的是，C＝βp·pset1-ln(V0)；CA＝βp·pset1A-ln(V0)；
如表1所示，表1为Vs3求解函数各个参数的意义；如表2所示，表2为Vs4求解函数各个参数的意义。
表1
表2
在步骤S103中，根据累计需液量和等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定供液系统的负荷率，以根据负荷率调节采煤机的采煤速度和/或液压支架的支架动作关系。
可选地，在一些实施例中，根据累计需液量和等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，包括：若泵站全流量供液条件下的累计需液量大于液压支架的全周期的累计总容积，则判定匹配，并计算累计需液量和理论供液容量的比值，并根据比值优化支架动作关系；若泵站全流量供液条件下的累计需液量小于液压支架的全周期的累计总容积，则判定不匹配，则增大供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
可以理解的是，本申请实施例可以判定目前的供液系统的容量是否满足采煤机速度要求：
如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ大于液压支架全周期t的累计总容积V,则泵站容量是满足要求，下一步优化支架动作关系及控制工艺。
(改动)如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ小于液压支架全周期t的累计总容积V，则泵站容量不满足要求，需新增一台泵站同时提示超载预警，当新增启动另一台泵站，再按照上述的步骤进行判定，如果满足要求，下一步优化支架动作关系及控制工艺。
如果新增泵站或者启动泵站中有一台泵站为变量泵或者变频电机，流量可调，则可以通过调节泵站输出流量来适配采煤机速度，保证整体的溢流量满足尽量小，减小能源浪费。
由此，以采煤机速度作为输入条件下，跟机自动化过程中现有供液能力(支架速度) 是否能够满足要求的判定)，这是一种先决条件，如果不能满足条件，则长远看肯定会导致支架丢架、支架落后采煤机导致效率低下问题。
为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的液压支架电液控制方法，下面结合具体实施例进行阐述。
在一个示例中，都是工频泵站供液系统、恒流量供液系统。
1、本申请可以通过将采煤机的速度值通过采集单元进行采集记录，以采煤机速度(v) 作为输入量，尽量参考采煤机的平均速度，将该输入作为一个输入变量，此时将整个液压支架作为一个整体，采用化整为零的思路转化为每个支架所需要的最低追机时间t(变量)，该公式满足：
其中，t1为液压支架配合采煤机速度的动作时间，单位是s；W为液压支架宽度，单位是m；v是采煤机速度，单位是m/min；
2、按照现有泵站全流量供液条件下进行判定，在最低追机时间t内泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ＝Qd*t，(Qd—泵站公称流量)；
3、转换液压支架单机动作时间t时候的需要液体容量：按照每个支架动作完成后所需要的容量来进行计算，例如，以立柱升降柱为例：立柱升柱位移为L(输入设定)，则立柱降柱同为L；立柱的上腔下腔的液压作用面积分别为A1、A2)(结构参数)。由于立柱的升降柱过程中，其分别经历体积压缩的瞬态过程和稳定流量供应的稳态过程，因此在液压缸的一个全循环动作过程中需要流量分别按照瞬态和稳态进行计算。
则当立柱分别向下和向上行程变化为L，立柱上下腔的需要容积分别为：
A所需要的稳态流量：液压缸无杆腔(伸动作)：Vs1＝A1*L液压缸有杆腔(收动作)：Vs2＝A2*L；
B所需要的稳态流量：液压缸无杆腔(伸动作)：
其中 C＝βp·pset1-ln(V0)；液压缸有杆腔(收动作)：
其中 CA＝βp·pset1A-ln(V0)
一个动作周期(液压缸伸+收)所需要的总流量V1＝Vs1+Vs2+Vs3+Vs4。
4、计算立柱支架动作过程中所有涉及到的液压缸在规定时间t内的总容积为 V＝V1+V2+V3～～+Vn；V1、V2……Vn分别代表液压支架其它各个液压缸单元；
5、判定目前的供液系统的容量是否满足采煤机速度要求：
如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ大于液压支架全周期t的累计总容积V, 则泵站容量是满足要求，下一步计算需液容量和理论供液容量的比值，计算Vz/V的比值，该比值用于评估供液系统的有效利用率，根据该比值来反应采煤机速度同供液系统的匹配性，或者是供液系统的有效利用率，最后根据该比值参数优化支架动作关系、提升采煤机速度及控制工艺。
(改动)如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ小于液压支架全周期t的累计总容积V，则泵站容量不满足要求，需新增一台泵站同时提示超载预警，当新增启动另一台泵站，再按照上述1-4的步骤进行判定，如果满足要求，下一步优化支架动作关系及控制工艺。
在另一个示例中，变流量泵站系统或者其中有1台变流量泵站。
如果新增泵站或者启动泵站中有一台泵站为变量泵或者变频电机，流量可调，则可以通过调节泵站输出流量来适配采煤机速度，保证整体的溢流量满足尽量小，减小能源浪费。
1、通过将采煤机的速度值通过采集单元进行采集记录，以采煤机速度(v)作为输入量，尽量参考采煤机的平均速度，将该输入作为一个输入变量，此时将整个液压支架作为一个整体，采用化整为零的思路转化为每个支架所需要的最低追机时间t(变量)，该公式满足：
其中，t1为液压支架配合采煤机速度的动作时间，单位是s；W为液压支架宽度，单位是m；
2、按照现有泵站全流量供液条件下进行判定，在最低追机时间t内泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ＝Qd*t，(Qd—泵站理论输出流量，且流量可调节)；
3、转换液压支架单机动作时间t时候的需要液体容量：按照每个支架动作完成后所需要的容量来进行计算，例如，以立柱升降柱为例：立柱升柱位移为L(输入设定)，则立柱降柱同为L；立柱的上腔下腔的液压作用面积分别为A1、A2)(结构参数)。由于立柱的升降柱过程中，其分别经历体积压缩的瞬态过程和稳定流量供应的稳态过程，因此在液压缸的一个全循环动作过程中需要流量分别按照瞬态和稳态进行计算。
则当立柱分别向下和向上行程变化为L，立柱上下腔的需要容积分别为：
A所需要的稳态流量：液压缸无杆腔(伸动作)：Vs1＝A1*L液压缸有杆腔(收动作)：Vs2＝A2*L；
B所需要的稳态流量：液压缸无杆腔(伸动作)：
其中 C＝βp·pset1-ln(V0)；液压缸有杆腔(收动作)：
其中 CA＝βp·pset1A-ln(V0)；
则一个动作周期(液压缸伸+收)所需要的总流量V1＝Vs1+Vs2+Vd1+Vd2。
4、如图5所示，计算立柱支架动作过程中所有涉及到的液压缸在规定时间t内的总容积为V＝V1+V2+V3～～+Vn；V1、V2……Vn分别代表液压支架其它各个液压缸单元。
5、判定，判定目前的供液系统的容量是否满足采煤机速度要求：
如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ大于液压支架全周期t的累计总容积V, 则泵站容量是满足要求，下一步计算需液容量和理论供液容量的比值，计算Vz/V的比值，该比值用于评估供液系统的有效利用率，根据该比值来反应采煤机速度同供液系统的匹配性，或者是供液系统的有效利用率，最后根据该比值参数优化支架动作关系、提升采煤机速度及控制工艺，如果Vz/V的比值远远大于1，可以适当降低可变流量泵站的输出流量，降低能量损耗和损失，让其比值接近与1。
如果泵站全流量供液条件下的供液能力为VZ小于液压支架全周期t的累计总容积V，则泵站容量不满足要求，需增大可变流量泵站的输出流量，以增大理论输出流量值Vz,最终保证如果Vz/V的比值大于并接近于1。如果当可变泵站的输出流量增大最大后Vz/V的比值仍然小于1，则寻新增加1台工频泵站，需要重新按照1-5的流程进行判定，直到Vz/V 的比值大于并接近于1。如果满足要求，下一步优化支架动作关系及控制工艺。
根据本申请实施例提出的液压支架电液控制方法，对跟机自动化过程中，供液系统、采煤机参数、支架参数的匹配性进行判断，并宏观上以采煤机速度作为输入，转化为支架的等效动作时间；提出了通过液压计算公式计算单个支架各个动作单元一个循环周期内的累计容量，创新性的将容量分为稳态容量和瞬态容量两部分并归纳其规律特征，其中稳态流量同结构和行程有关系，瞬态容量同压力、初始容腔有关系，通过对瞬态容量和稳态容量的计算来求出液压支架单元每个液压缸的累计需液量；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比较来判定采煤机速度、支架动作单元同供液系统的匹配性，该种方式方法简单，准确，有效，能够为后续泵站的控制、支架单元控制提供一个理论基础和超前的预判；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比值来评估供液系统的负荷率，能够有效、可靠评估目前供液系统的供液质量，为后续采煤机速度调节、支架协同控制能够提供一个有效的参考依据。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的液压支架电液控制装置。
图6是本申请实施例的液压支架电液控制装置的方框示意图。
如图6所示，该液压支架电液控制装置10包括：第一计算模块100、第二计算模块200 和控制模块300。
其中，第一计算模块100用于采集采煤机的当前采煤速度，并根据当前采煤速度计算支架的等效动作时间；
第二计算模块200用于获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；以及
控制模块300用于根据累计需液量和等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定供液系统的负荷率，以根据负荷率调节采煤机的采煤速度和/或液压支架的支架动作关系。
可选地，在一些实施例中，控制模块，包括：
第一计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量大于液压支架的全周期的累计总容积时，判定匹配，并计算累计需液量和理论供液容量的比值，并根据比值优化支架动作关系；
第二计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量小于液压支架的全周期的累计总容积时，判定不匹配，并增大供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
可选地，在一些实施例中，其中，
液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积， Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
需要说明的是，前述对液压支架电液控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的液压支架电液控制装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的液压支架电液控制装置，对跟机自动化过程中，供液系统、采煤机参数、支架参数的匹配性进行判断，并宏观上以采煤机速度作为输入，转化为支架的等效动作时间；提出了通过液压计算公式计算单个支架各个动作单元一个循环周期内的累计容量，创新性的将容量分为稳态容量和瞬态容量两部分并归纳其规律特征，其中稳态流量同结构和行程有关系，瞬态容量同压力、初始容腔有关系，通过对瞬态容量和稳态容量的计算来求出液压支架单元每个液压缸的累计需液量；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比较来判定采煤机速度、支架动作单元同供液系统的匹配性，该种方式方法简单，准确，有效，能够为后续泵站的控制、支架单元控制提供一个理论基础和超前的预判；通过需液量和等效时间内泵站输出公称流量的比值来评估供液系统的负荷率，能够有效、可靠评估目前供液系统的供液质量，为后续采煤机速度调节、支架协同控制能够提供一个有效的参考依据。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器1201、处理器1202及存储在存储器1201上并可在处理器1202上运行的计算机程序。
处理器1202执行程序时实现上述实施例中提供的液压支架电液控制方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口1203，用于存储器1201和处理器1202之间的通信。
存储器1201，用于存放可在处理器1202上运行的计算机程序。
存储器1201可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器1201、处理器1202和通信接口1203独立实现，则通信接口1203、存储器1201和处理器1202可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器1201、处理器1202及通信接口1203，集成在一块芯片上实现，则存储器1201、处理器1202及通信接口1203可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器1202可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的液压支架电液控制方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种液压支架电液控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集采煤机的当前采煤速度，并根据所述当前采煤速度计算支架的等效动作时间；
获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；以及
根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定所述供液系统的负荷率，以根据所述负荷率调节所述采煤机的采煤速度和/或所述液压支架的支架动作关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，包括：
若泵站全流量供液条件下的累计需液量大于所述液压支架的全周期的累计总容积，则判定匹配，并计算所述累计需液量和理论供液容量的比值，并根据所述比值优化所述支架动作关系；
若泵站全流量供液条件下的累计需液量小于所述液压支架的全周期的累计总容积，则判定不匹配，则增大所述供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，
所述液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
所述液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积，Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，
所述支架的等效动作时间的计算公式为：
其中，W为液压支架宽度，v为所述当前采煤速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，包括：
获取所述稳态容量和瞬态容量；
分别归纳所述稳态容量和瞬态容量的规律特征，得到所述稳态容量和瞬态容量的流量特征。
6.一种液压支架电液控制装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于采集采煤机的当前采煤速度，并根据所述当前采煤速度计算支架的等效动作时间；
第二计算模块，用于获取每个支架的各个动作单元的循环周期内累计容量，并基于所述累计容量计算稳态容量和瞬态容量，以得到液压支架的累计需液量；以及
控制模块，用于根据所述累计需液量和所述等效动作时间内输出的公称流量识别跟机自动化过程中供液系统、所述采煤机的当前参数与液压支架的当前支架参数的匹配性，确定所述供液系统的负荷率，以根据所述负荷率调节所述采煤机的采煤速度和/或所述液压支架的支架动作关系。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块，包括：
第一计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量大于所述液压支架的全周期的累计总容积时，判定匹配，并计算所述累计需液量和理论供液容量的比值，并根据所述比值优化所述支架动作关系；
第二计算单元，用于在泵站全流量供液条件下的累计需液量小于所述液压支架的全周期的累计总容积时，判定不匹配，并增大所述供液系统的输出流量，和/或，发送超载预警信号。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中，
所述液压缸在无杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V3为液压缸无杆腔进液侧压缩后的容积，V0为液压缸无杆腔进液侧初始容积，βp为弹性模量，Pset2为液压缸无杆腔进液侧最终的压力，C为第一初始常数；
所述液压缸在有杆腔进液时瞬态容量的计算公式为：
其中，V4为液压缸有杆腔进液侧压缩后的容积，V0A为液压缸有杆腔进液侧初始容积，Pset2A为液压缸有杆腔进液侧最终的压力，CA为初始常数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的液压支架电液控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的液压支架电液控制方法。
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