SU1330311A1 - Система автоматического управлени исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной пром-ти и позвол ет с высокой точностью и надежностью автоматически поддерживать направление и профиль подготовительной выработки (В). Дл  этого система снабжена дополнительно двум  датчиками 1 и 2 смещени  комбайна относительно В, блоками кор- рекции по направлению 10 и по контуру 11, четьфьм  сумматорами 12, 14, 16 и 17 и регистрами 13 и 15 текущего и начального значени  коррекции. Направление вьфаботки задаетс  установленным в ее верхней части лазерным задатчиком 6. Датчики 1, 2, блок 11 и сумматор 14 образуют контур определени  величины корректирующего сигнала (КС) относительно контура В. Расположенные на комбайне перпендикул рно его оси фотоприемники 4, 5, с (Л С ери г. 2

Description

13303

блох 10, сумйатор 12, регистр 13 и сумматор 14 образуют контур определени  величины КС относительно заданного направлени  В. При записи в пам ть блока 8 программного управлени  горизонтальных перемещений информаци  от датчика 3 положени  исполнительного органа суммируетс  с абсоt

Изобретение относитс  к горной промышленности, а именно к устрой- . ствам автоматического управлени  проодческими комбайнами,

Цель изобретени  - повьппение скорости прохождени  подготовительных выработок и надежности управлени .

На фиг. 1 показано размещение элеентов системы автоматического управ- IQ ени ; на фиг. 2 структурна  схема системы автоматического управлени ; на фиг. 3 - график, по сн ющий вывод математической зависимости, позвол ющий определить смещение коронки ком- байна при соответствукмцем смещении в выработке корпуса комбайна относительно заданного направлени  или относительно контура уже пройденной вы- f)a6oTKH.20

Система автоматического управлени  исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действи  содержит датчики смещени  комбайна отно-35 сительно контура пройденной выработки 1 и 2 (фиг„ 1), Как видно из фиг о 3, они должны быть размещены на корпусе комбайна так, чтобы рассто ние между ними было равно рассто нию от о датчика 1 до передних зубков коронки, то же относитс  и к размещению фотоприемников на комбайне.

Датчики 2 представл ют собой ультазвуковые дальномеры, измер ющие рас-35 сто ние от места их установки до блиайшей точки поверхности, какой в дан-ном случае  вл етс  бокова  распорка крепи и ее ножка.

В качестве датчика 3 положени  ис- олнительного органа применены 8-раз дные преобразователи угол-код,

11

лютньгм значением величины КС. Независимо от режима работы блока 8 в него на вход опроса кода горизонтального положени  исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3, скорректированньй по заданному направлению и пройденному контуру пути В. 3 ил,

Фотоприемники 4 и 5 представл ют собой набор фотодиодов, размещенных вместе с усилител ми на горизонтальных линейках, и выполнены аналогично примен емым фотоприемникам в аппаратуре автоматизации проходческих комбайнов бурового типа Союз-19, КРТ.

В качестве лазерного задатчика 6 направлени  с развернутым в вертикальную щель лучом применен серийно выпускаемый типа ЛУН-9.

Устройство автоматического управлени  7, кроме вновь вводимых узлов, содержит блок 8 программного управлени , аналогичный примен емому в серийно вьшускаемом комплексе КУА11-1 проходческого комбайна 4ПП-2М, который в зависимости от выбранного режима работы Запись, Воспроизведение позвол ет осуществл ть запись перемещений исполнительного органа относительно корпуса комбайна и последующее автоматическо,е воспроизведение заданной npoi pai e в пор дке ее записи с выдачей команд управлени  на блок 9 исполнительных механизмов, представл ющих собой электрогидрорас- пределители, например типа ЭКУ-2К-10, обеспечивающие преобразование электрических команд управлени  в гидравлические „ .

Устройство дополнительно снабжено блоком 10 к оррекции по направлению двум  датчиками смещени  комбайна относительно контура пройденной выработки 1 и 2, блоком 11 кЬррекции . по контуру5 первым сумматором 12, регистром 13 текущего значени  кор- рекдни, вторым сумматором 14, регистром 15 начального значени  коррекции, третьим и четвертым сумматорами 16 и 17, причем блок 10 своими входами

313

соединен с информационными выходами фотоприемников 4, 5 и вькодом датчика органа 3 положени  исполнительного органа, который также соединен с одним из входов блока 11 коррекции по контуру вьфаботки и с одним из входов сумматора 17, другой вход , которого соединен с выходом сумматора 16, а выход - с входом приема ко- да горизонтального положени  исполнительного органа блока программного управлени  8, один из входов сумматора 16 соединен с выходом регистра 15 начального значени  коррекции, вход разрешени  записи которого соединен с признаком режима Запись блока 8 программного управлени , а информационный - с выходом регист

ра 13 текущего значени  коррекции и одним из входов сумматора 14, выход которого соединен с другим входом сумматора 16, другой вход сумматора 14 соединен с выходом блока 1 коррекции по контуру вьфаботки, входы которого соединены с датчиками 1 и 2 смещени  комбайна относительно контура вьфаботки, другой вход сумматора 12 соединен с выходом блока 10 коррекции по направлению, а выход - с информационным входом регистра 13 текущего значени  коррекции, вход разрешени  записи которого соединен с управл ющим выходом наличи  засветки линейки фотоприемника 4.

Регистры 13 и 15 представл ют со- бой регистры сдвига, построенные на универсальных сдвиговых регистрах типа К155ИР1.

Сумматоры 12, 14, 16, 17 вьшолне- ны с применением полных комбинационных сумматоров типа К155ИМЗ, ло1 и- ческих микросхем К155ЛАЗ.

Математическа  зависимость, реализаци  которой в блоках 10 и 11 позвол ет рассчитать величину корректирующего сигнала в пересчете на коронку исполнительного органа, может быть выведена исход  из следующих соображений .

На фиг. 4 прин ты следующие услов- йые обозначени :

1f рассто ние между датчиком смещени  комбайна от контура вьфаботки 1 , 2 или между фотоприемниками 4 и 5; 1р - длина стрелы исполнительного органа; at - угол поворота стрелы относительно продольной оси комбайна; /Ь - угол поворота оси комбайна

Q

0

5

g

0

5

1

относительно продольной оси вьфаботки; m - точка на режущей коронке, дл  которой определ етс  смещение; т - местонахождение датчика 1 или фотоприемника 4; nij - местонахождение датчика 2 или фотоприемника 5; а I - величина смещени  корпуса комбайна относительно контура вьфаботки, измеренна  датчиком 1, или цифровой код, выдаваемый фотоприемником 4 при засветке его лучом лазера; а - величина смещени  корпуса комбайна относительно контура выработки, измеренна  датчиком 2, или цифровой код, выдаваемый фотоприемником 5 при засветке его лучом лазера, ось ОХ - воображаемый контур вьфаботки или луч лазера, задающий исправление.

Представим комбайн и соединенный с ним исполнительный орган в виде пр мой линии,

в соответствии с прин тыми на фиг. 3 обозначени ми уравнение пр мой , проход щей через две точки, имеет вид;

..(1)

Уа-у, отсюда

y iili;liiy.iyil + у .

X, Так как х, 0; у, а,; у а ,

то (а,,-а,) + а,. (2)

1 Если исполнительный орган повернут

на угол oi относительно продольной оси комбайна, а тот в свою очередь повернут на угол относительно продольной оси выработки, то

cos(o(i + )+lg.

COS|i.

Подставив значени  х и х в выражение (2), получим

IpCosCei+M+lj-cos/J,V.

УМ - -т Гс s;f- ( г«

(3)

Если прин то, что , а это ус-. ловие вьшолнить возможно, то

у„(,-)соз((/+р)+а2. (4) С учетом прин того дл  данной конструкции комбайна и датчиков положени , масшабного/коэффициента k, определ ем величину корректирующего сигнала

(, )cos(ei.+/i)+a2 . (5) На практике угол / обычно имеет значение не более 4-5°, его значением можно пренебречь, поэтому

(a,j-a,)cosot-t-a2,. (6)

5 . 13303

де у - линейное смещение коронки исполнительного органа; k - масштабный коэффициент, позвол ющий согласовать абсолютные значени  величины коррек- 5 тирующего сигнала и величины запрограммированного перемещени , привод щие к одной и тай же величине смещени  исполнительного органа. О В свою очередь

Р,ед.дв

Г/еД ДИч

8 -;: ;:;где Р

.-

количество единиц младшего разр да датчика; S - смещение исполнительного ор гама или корпуса комбайна, соответствующее по датчику смещени  или по фотоприемникам величине Р, Система работает следующим образом .

Задатчик лазерный 6 подвешиваетс  в вер.ней -части выработки на некото- рои рассто нии от комбайна так, что бы его луч задавал необходимое на- правлгние вьфаботке. Блок программного управлени  8 переводит в режим записи образцового цикла обработки забо  и при выполнении маишнистом ка ких-либо перемещений исполнительным органом комбайна последние записываютс  в пам ть блока 8, однако при записи горизонтальных перемещений информаци  от датчика горизонтальных положений исполнительного органа А суммируетс  с абсолютным значением величины кооректирующего сигнала, котора  определ етс  как разность и-&„ (6), где U - приведенна  коррекци ; &о приведенна  коррекци  (суммарна  величина) определ етс 

.UT, . (7) .

где й абсолютное значение коррек- тирующего сигнала относительно контура выработки; Д - текущее значение поправки, определ емой кадс

Д-,

AH-UKI

где Дц - абсолютное значение корректирующего сигнала относительно заданного направлени  выработки.

При воспроизведении записанного образцового цикла выражени  (6), (7), (8) определ ютс  аналогичным образом, причем значение сохран етс  неизменным.

3303

5 О

15

25

20

- 30 35 40

50

г

116

Если в процессе работы комбайна запыленность выработки увеличиваетс  настолько, что луч лазера не достигает фотоприемника 4. то на вход разрешени  записи регистра 13 не поступает сигнал Засветка и регистр сохран ет информацию,, котора  поступала на его вход, когда луч лазера засвечивал фотоприемную линейку. Таким образом датчив:и 1 и 2, блок коррекции 11, сумматор 14 образуют первый контур определени  величины корректирующего сигнала относитепьно контура выработки, а фотопр емники 4 и 5, блок коррекции 10, сумматор 12 регистр 13, сумматор 14 образуют второй контур определени  величины корректирующего сигнала относительно заданного направлеки  выработки,

При воспроизведении образцового цикла так же как и при его записи, на сумматоре 17 производитс  сложение действительного показани  А датчика 3 положени  исполнительного органа комбайна с абсолютнор величиной корректирующего сигнала.

Таким образом, независимо от режима работы блока 8 программного управлени  в последний на вход опроса кода горизонтального положени  исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3 положени , скорректированный по заданному направлению и пройденному контуру выработки. Если наблюдаетс  смещение комбайна в процессе воспроизведени  программы и измен етс  величина & на суммирующем входе сумматора 16, значение Д. остаетс  неизменным.

Включение в состав системы автоматического управлени  двух датчиков положени  комбайна откосительно контура пройденной выработки, блока коррекции относительно контура пройденной выработки; сумматора, определ ющего текущее значение поправки коррекции , регистра дл  хранени  последнего текущего значени  поправки предшествовавшего исчезновению сигнала Засветка, когда луч лазера не достигнет фотоприемньЕх линеек при возрастание запьшенности выработки сумматора приведенной (суь5маторной) коррекции , регистра приведенной коррекции в начальный 1 тамент записи программы , сумматора абсолютной величины, корректирующего сигнала, сум- атора корректирующего показани  датчика

713303

положени  исполнительного органа позвол ет осуществить автоматическую непрерывную коррекцию показаний датчика положени  исполнительного органа, а следовательно, программы перемещений самого исполнительного органа при смещени х комбайна в вьфаботке вследствие реакции забо  на машину или св занных с ее переездом в услови х, Q когда запыленность выработки преп тствует прохождению лазерного луча, задающего направление прохождени  выработки .

Форм у л а изобретени 

Система автоматического управлени  исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действи , содержаща  блок программного управлени , блок исполнительных механизмов , датчик гонизонтального положени  исполнительного органа и за- датчик направлени  лазерный, опти- чески св занный с двум  фотоприемниками , расположенными на комбайне один за другим перпендикул рно его продольной оси, отличающа - с   тем, что, с целью повьшени  скорости прохождени  подготовительных выработок и надежности управлени , система снабжена блоком коррекции по направлению, блоком коррекции по контуру, двум  датчиками смещени  комбайна, четырьм  сумматорами, регистром текущего значени  коррекции и регистром начального значени  коррекции , причем первый выход первого

и выход второго фотоприемников под

Q

5

0

5

0

0

5

11«

|ключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по направлению, выход которого соединен с первьм входом первого сумматора, выход которого св зан с первым входом регистра текущего значени  коррекции , выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к первому входу регистра начального значени  коррекции, выход которого св зан с первым входом третьего сумматора , выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к входу блока программного управлени , первый выход которого соединен с входом блока исполнительных механизмов, а второй - с вторым входом регистра начального значени  коррекции, первый и второй датчики смещени  комбайна подключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по контуру, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора св зан с вторым входом третьего сумматора , датчик положени  исполнительного органа подключен к второму входу четвертого сумматора и к третьим входам блоков коррекции, а второй выход первого фотоприемника соединен с третьим входом регистра текущего значени  коррекции, при этом датчики смещени  комбайна расположены на пр мой , параллельной продольной оси комбайна на рассто нии друг от друга, равном рассто нию от первого датчика до передних зубков коронки исполнительного органа.

/// /// /// /// /// ///

6

AWX/rr

X

gjuff.d

Claims (1)

1. Форм ул а изобретения

   Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия, содержащая блок программного управления, блок исполнительных механизмов, датчик гонизонтального положения исполнительного органа и задатчик направления лазерный, оптически связанный с двумя фотоприемниками, расположенными на комбайне один за другим перпендикулярно его продольной оси, отличающаяс я тем, что, с целью повышения скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления, система снабжена блоком коррекции по направлению, блоком коррекции по контуру, двумя датчиками смещения комбайна, четырьмя сумматорами, регистром текущего значения коррекции и регистром начального значения коррекции, причем первый выход первого и выход второго фотоприемников подключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по направлению, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого связан с первым входом регистра текущего значения коррекции, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к первому входу регистра начального значения коррекции, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, 0 выход' которого подключен к входу блока программного управления, первый выход которого соединен с входом блока исполнительных механизмов, а второй - с вторым входом регистра начального значения коррекции, первый и второй датчики смещения комбайна подключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по контуру, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора связан с вторым входом третьего сумматора, датчик положения исполнительного органа подключен к второму входу четвертого сумматора и к третьим входам блоков коррекции, а второй выход первого фотоприемника соединен с третьим входом регистра текущего значения коррекции, при этом датчики смещения комбайна расположены на прямой, параллельной продольной оси комбайна на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от первого датчика до передних зубков коронки исполнительного органа.

   сриг.1