SU1051268A1

SU1051268A1 - Apparatus for monitoring position of mining machine working member in seam profile

Info

Publication number: SU1051268A1
Application number: SU823481616A
Authority: SU
Inventors: Зиновий Александрович Черняк; Георгий Мартынович Нунупаров; Леонид Константинович Лукашанец; Владимир Григорьевич Гришин; Александр Михайлович Анохин; Владимир Федорович Стародубцев
Original assignee: Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского; Ордена Ленина Институт Проблем Управления
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1983-10-30

Abstract

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГА;НА ГОРНОЙ МАШИНЫ В ПРОФИЛЕ ПЛАСТА, содержащее нормализатор, логический блок и последовательно сЬединенные вибропреобразователь, установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель , фильтр резонансной частоты и блок: усреднени , отличающеес тем, что, с целью повышени точности контрол , оно снабжено фазоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором, сумматором и последовательно соединенными узкополосным фильтром, усилителем-ограничителем и частотным дискриминатором , причем вход, фильтра соединен с выходом усилител ; вход узкополосного фильтра соединен с выходом вибропреобразовател , выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, твход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднени , а выход - с входом нормализатора и третьим входом сумматора , выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилител .THE DEVICE OF CONTROL OF THE POSITION OF THE EXECUTIVE ORGAN; ON THE MOUNTAIN MACHINE IN THE PROFILE OF THE PLATE, containing a normalizer, a logic unit and sequentially connected vibrating transducer mounted on a fixed part of the working body, an amplifier, a resonant frequency filter and a unit: averaging, characterized in that, in order to improve the accuracy of performance , it is equipped with a phase inverter, successively connected by a filter, an integrator, an adder and serially connected by a narrow-band filter, an amplifier-limiter and often tny discriminator, with the input, the filter is connected to the output of the amplifier; the input of the narrowband filter is connected to the output of the vibration converter, the output of the frequency discriminator is connected to the second input of the adder, the phase inverter input is connected to the output of the averaging unit, and the output is connected to the input of the normalizer and the third input of the adder whose output is connected to the input of the logic unit, the output of the normalizer is connected to another input booster.

Description

ISDISD

О) СХ)O) CX)

Изобретение относитс -к автоматизации горных машин, а более конкретно к авто матическому вождению добывающих машин по гипсометрии угольного пласта.The invention relates to the automation of mining machines, and more specifically to the automatic driving of mining machines on the hypsometry of a coal seam.

Известно устройство контрол положени режущего органа комбайна, содержащее электрогндравлический датчик порода-уголь типа «Рубин I).A device for monitoring the position of a cutting body of a combine, containing an electro-hydraulic rock-to-coal sensor of the Ruby I type, is known.

Однако устройство ненадежно в работе из-за расположени чувствительного элемента в зоне разрушени массива и трудности съема информации со шнеков комбайна .However, the device is unreliable in operation due to the location of the sensing element in the zone of destruction of the array and the difficulty of retrieving information from the augers of the combine.

Известно -устройство контрол положени исполнительного органа горной машины , содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь , установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднейи (2)..A known device for controlling the position of the executive body of a mining machine contains a normalizer, a logic unit and a vibration transducer connected in series mounted on a fixed part of the working element, an amplifier, a resonant frequency filter and an averaged unit (2).

Известное устройство обладает р дом недостатков. Так, дл оценки момента перехода границы уголь-порода используетс зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибрации . Лежащей в области собственной частоты рабочего органа, от изменени механических свойств среды при переходе границы уголь-порода. В этом устройстве дл оценки момента перехода режущим органом границы уголь-порода используетс зависимость формы и амплитуды огибающей спектральной компоненты вибраций,.совпадающей с резонансной частотой рабочего органа, от изменени механических свойств среды при переходе границы уголь-порода.The known device has a number of disadvantages. Thus, to estimate the moment of transition of the coal-rock boundary, the shape and amplitude of the envelope of the spectral component of vibration is used. Lying in the natural frequency of the working body, from changes in the mechanical properties of the medium when crossing the boundary of the coal-rock. This device for estimating the moment of transition of a coal-rock boundary by a cutting organ uses the dependence of the shape and amplitude of the envelope of the spectral component of the vibrations, coinciding with the resonant frequency of the working organ, on the change in the mechanical properties of the medium when crossing the coal-rock boundary.

Однако, как показывает опыт, использование лишь одной указанной компоненты не обеспечивает необходимой точности контрол границы перехода, так как в этом случае малый сигнал, несуилнй полезную информацию , накладываетс на сигнал большой амплитуды собственного резонанса рабочего органа, что приводит к уменьшению сггносительной величины полезного сигнала .However, experience shows that the use of only one specified component does not provide the necessary accuracy of controlling the transition boundary, since in this case a small signal, unhelpful useful information, is superimposed on the signal of a large amplitude of the working body’s own resonance, which leads to a decrease in the relative magnitude of the useful signal.

И, наконец, использование резонансной частоты в качестве сигнальной не позвол ет примен ть ее дл формировани опорного , (нормализующего) сигнала, хот именно дл этой цели она вл етс самой подход щей как наиболее стабильна и малоподверженна действию случайных шумов.And finally, the use of the resonant frequency as a signal one does not allow it to be used to form a reference (normalizing) signal, although it is for this purpose that it is most suitable as the most stable and hardly susceptible to the effect of random noise.

Это заставл ет нормировать полезный сигнал при изменении общей мощности вибраций по неконтролируемым причинам путем введени автоматической регулировки усилени (АРУ), котора в данном случае вл етс малоэффективной, так как необходима посто нна времени АРУ и скорость изменени полезного сигнала в значительной степени перекрываютс , что при водит к дополнительным потер м доли полезпого сигнала, а в конечном счете к малой точности контрол границы уголь-порода .This makes it necessary to normalize the useful signal when the total vibration power changes for uncontrolled reasons by introducing automatic gain control (AGC), which in this case is ineffective because the constant AGC time is required and the rate of change of the useful signal largely overlaps, which leads to additional losses of the share of the useful signal, and ultimately to the low accuracy of control of the coal-rock boundary.

Цель изобретени - повышение точноети контрол положени рабочего органа комбайна в профиле пласта.The purpose of the invention is to increase the accuracy of monitoring the position of the working body of the combine in the profile of the reservoir.

Указанна цель достигаетс тем, что устройство контрол положени исполнительного органа горной машины в профиле пласта , содержащее нормализатор, логический блок и последовательно соединенные вибропреобразователь , установленный на неподвижной части рабочего органа, усилитель, фильтр резонансной частоты и блок усреднени , снабжено фазоинвертором, последовательно соединенными фильтром, интегратором , сумматором и последовательно соединенными узкополосным фильтром, усили .телем-ограничителем и частотным дискриминатором , причем вход фильтра соединен с выходом усилител , вход узкополосного 0 фильтра соединен с выходом вибропреобразовател , выход частотного дискриминатора соединен с вторым входом сумматора, вход фазоинвертора соединен с выходом блока усреднени , а выход - с входом -нормализатора и третьим входом суммато5 ра, выход которого соединен с входом логического блока, выход нормализатора соединен с другим входом усилител .This goal is achieved by the fact that the device for controlling the position of the executive body of the mining machine in the formation profile, comprising a normalizer, a logic unit and a series-connected vibrator mounted on a fixed part of the working body, an amplifier, a resonant frequency filter and an averaging unit, is equipped with a phase inverter connected in series by a filter, integrator, adder and serially connected narrowband filter, force limiter and frequency discriminator, moreover the filter stroke is connected to the amplifier output, the narrowband filter 0 input is connected to the vibrator converter output, the frequency discriminator output is connected to the second input of the adder, the phase inverter input is connected to the output of the averaging unit, and the output is connected to the normalizer input and the third input of the totalizer, the output of which is connected to input logic block, the output of the normalizer is connected to another input of the amplifier.

На чертеже представлена структурна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит вибропреобразователь }, выход которого соединен с первым входом усилител 2 и входом узкополосного фильтра 3. Выход усилител 2 соединен с входом фильтра 4 резонансной частоты и входом фильтра 5, а второй вход усилител 2 соединен с выходом нормализатора 6.The device contains a vibrator}, the output of which is connected to the first input of the amplifier 2 and the input of the narrowband filter 3. The output of the amplifier 2 is connected to the input of the filter 4 of the resonant frequency and the input of the filter 5, and the second input of the amplifier 2 is connected to the output of the normalizer 6.

Выход фильтра 4 резонансной частоты -соединен с входом блока 7 усреднени , выход которого соединен с входом фазоинвертора 8, а выход фазоинвертора соеди0 ней с первым входом сумматора 9 и Входом нормализатора 6. Выход фильтра 5 соединен с входом интегратора 10, выход которого соединен с вторым входом сумматора 9, который своим выходом подсоединен к вхЪду логического блока 11. Вь1ход узко5 полосного фильтра 3 соединен с вводом уСи . .лител -ограничител 12, подсоединенного своим вь/ходом к входу частотного дискриминатора 13, выход которого подсоединен К третьему входу сумматора 9.The output of the resonant frequency filter 4 is connected to the input of the averaging unit 7, the output of which is connected to the input of the phase inverter 8, and the output of the phase inverter is connected to the first input of the adder 9 and the input of the normalizer 6. The output of the filter 5 is connected to the input of the integrator 10, the output of which is connected to the second the input of the adder 9, which by its output is connected to the input of the logic unit 11. A single-pass 5 narrow-pass filter 3 is connected to the input of usC. limiter 12, connected by its v / move to the input of the frequency discriminator 13, the output of which is connected to the third input of the adder 9.

Устройство работает следующим обраThe device works as follows.

зом..som ..

Усиленный усилителем 2 сигнал, снимаемый с вибропреобразоватед (акселерометра ) 1, фильтруетс фильтрами 4 и 5. Рильтр 4 вырезает из всего спектра сигка )1Й узкую нолос 6 Ъкресностй предварительно определенной резонансной частоты рабочего органа. Из нее блок 7 усреднени и фазовый инвертор формируют опорный си1нал отрицательной пол рности, используемый дл нормировки вибросигнала. Нормировка осуществл етс в двух блоках: с помощью нормализатора 6 регулируетс коэффициент усилени усилител 2, причем посто нна времени управл ющего сигнала в данном случае, в отличие от прототипа, может быть выбрана достаточно большой с тем, чтобы не подавить полезный сигнал, и в сумматоре 9, где происходит вычитание опорного сигнала из сигналов, формируемых интегратором 10 к частотным дискриминатором 13. Детальные исследовани спектральной структуры вибраций позвол ют выделить р д компонент, несущих информацию о переходе режущим органом границы породауголь , как в амплитудных изменени х сигнала , так и в фазовых. Причем фазова информаци оказываетс значительно более устойчивой по отношению к шуму как ударного .(разового), так и регул рного характера. Использование в устройстве, фазовой информации позвол ет повысить точность кон трол границы уголь-порода и значительно увеличить помехозащищенность устройства в услови х различных шахт и комбайнов. С целью повыщени надежности работы в устройстве применен принцип дополнительности . При малых внешних шумах и стабильном отношении упругих свойств угольного пласта и породы основна информаци о границе формируетс цепочкой, составленной из фильтра 5 и интегратора 10. При этом дл формировани выходного сигнала и блоке 11 используетс главным образом амплитудна составл юща вибрации; При по влении шума система нормировки подавл ет прохождение сигнала по цепи 2, 5 и 10. При этом основной информационный вклад в формирование выходного сигнала осуществл етс цепочкой , составленной из блоков 3, 12 и 13. в которой используетс фазова составл юща полезной информации. Таким образом достигаетс устойчива работа устройства в различных услови х выемки . - Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на вход логического блока 11, где в зависимости от выбранной системы индикации формируетс необходимое напр жение в аналоговом или дискретном виде. В простейшем случае момент перехода границы уголь-порода фиксируетс переключением двух лампочек различного, цвета , например; уголь - горит зелена лампа , порода - красна . При необходимости автоматического управлени положением режущего органа выходной сигнал в аналоговой или дискретной форме передаетс на управл ющее устройство сервопривода. Преимущество предлагаемого устройства перед базовым состоит в том, что оно предназначено дл использовани на узкозахватиых комбайиах с диаметром шнеков меньше 900 мм, и позвол ет осуществл ть кoнtpoль положени с высокой точностью.The signal amplified by amplifier 2, removed from the vibro-transformed (accelerometer) 1, is filtered by filters 4 and 5. Riltr 4 cuts out the entire spectrum of the sika) 1J narrow nolos 6 space of a predetermined resonant frequency of the working element. From it, the averaging unit 7 and the phase inverter form a negative polarity reference signal used to normalize the vibration signal. The normalization is carried out in two blocks: using the normalizer 6 adjusts the gain of amplifier 2, and the time constant of the control signal in this case, unlike the prototype, can be chosen large enough so as not to suppress the useful signal, and in the adder 9, where the subtraction of the reference signal from the signals generated by the integrator 10 to the frequency discriminator 13 occurs. Detailed studies of the spectral structure of vibrations make it possible to identify a number of components carrying information about the transition by the cutting RGANI porodaugol boundary as amplitude variations in the signal x, and in phase. Moreover, the phase information turns out to be much more stable with respect to both shock (one-time) and regular noise. The use of phase information in the device makes it possible to increase the accuracy of monitoring the coal – rock interface and significantly increase the noise immunity of the device under the conditions of various mines and combines. In order to increase the reliability of the device, the additionality principle has been applied. With small external noise and a stable ratio of the elastic properties of the coal seam and rock, the main information about the boundary is formed by a chain made up of filter 5 and integrator 10. At the same time, the amplitude component of vibration is mainly used to generate the output signal; When noise appears, the normalization system suppresses the signal passing through chains 2, 5 and 10. In this case, the main informational contribution to the formation of the output signal is made by a chain made up of blocks 3, 12 and 13. In which the phase component of useful information is used. In this way, stable operation of the device is achieved in various excavation conditions. - The signal from the output of the adder 9 is fed to the input of the logic unit 11, where, depending on the chosen display system, the required voltage is generated in analog or discrete form. In the simplest case, the moment of transition of the coal-rock boundary is fixed by switching two light bulbs of different colors, for example; coal - the lamp is green, the rock is red. If it is necessary to automatically control the position of the cutting member, the output signal in analog or discrete form is transmitted to the servo control device. The advantage of the proposed device over the base one is that it is intended for use on narrow grippers with a screw diameter of less than 900 mm, and allows for positioning with high accuracy.

Claims

DEVICE FOR CONTROL OF THE POSITION OF THE EXECUTIVE BODY OF THE MINING MACHINE IN THE STRING PROFILE, containing a normalizer, a logical unit, and a sequentially connected vibration transducer installed? on the fixed part of the working body, an amplifier ₍ die, resonance frequency filter and averaging unit), characterized in that, in order to improve the control accuracy, it is equipped with a phase inverter, a series-connected filter, an integrator, an adder and a series-connected narrow-band filter, a limiter amplifier and a frequency discriminator, wherein the input of the filter is connected to the output of the amplifier; the input of the narrow-band filter is connected to the output of the vibration transducer, the output of the frequency discriminator is connected to the second input with the adder, the phase inverter input is connected to the output of the averaging unit, and the output is connected to the input of the normalizer and the third input of the adder, the output of which is connected to the input of the logic unit, the output of the normalizer is connected to another input of the amplifier.