论文摘要
随着人民生活水平的提高和消费结构的升级,能源的需求结构将发生重要变化,但我国以煤为主的能源结构将在相当长时间内不会改变。因此,满足国民经济当前和长远发展对煤炭的需求,是我国能源领域的重大任务。目前,国外采煤机通过主电缆的先导回路及高压回路,采用控制芯线的载波信号传输与动力线的载波信号传输两种方式,将采煤机的数据信息传送至顺槽监控箱,从而实现“三机”协同工作。而国内有关煤矿机械研究、设计及制造单位尚未进行相关“三机”协调控制研究与应用。因此,为了满足我国煤炭资源开采及安全生产需求,实现工作面少人化或无人化开采,本文要求将工作面的“三机”设备所有信息传至顺槽,通过放置于顺槽的监控装置实现工作面“三机”联动,并将所有信息传至地面调度中心便于控制与管理。本论文主要研究基于嵌入式系统的采煤机监控系统设计及硬件实现。在对工作面“三机”等设备进行协调控制的系统设计的基础上,针对工作面采煤机与刮板运输机系统进行数学建模设计,得出系统的传递函数,由此采用遗传算法(GA)进行PID控制器参数优化设计。通过Matlab仿真研究,遗传算法应用于PID参数优化可提高系统的稳定性和动态特性,表明了遗传算法应用于PID控制器参数整定的可行性和有效性,与传统的参数整定方法相比,明显地改善了控制系统的动态性能。采煤机监控系统的实现,涉及到采煤机的数据信息传送至顺槽的问题。目前,国内大型矿井的井下通信网络已经延伸至顺槽,但在工作面到顺槽这段通信遇到困难,究其原因主要是工作面环境复杂,粉尘大,潮湿度高,水平及垂直方向起伏多变,而且随着采煤机不断的行走割煤,工作面的所有设备在煤岩中不断向前推进,整个工作面处于运动状态。常规的有线通信、无线通信、光纤通信在工作面应用都具有一些特殊困难。本文根据工作面实际情况,进行了无线通讯系统的设计,将采煤机的数据传输至顺槽,为控制系统的实现提供数据基础。该无线系统的硬件部分,在神木汇森凉水井矿的井下工作面,于我公司的1620采煤机上成功进行了有关试验。该监控系统的设计,填补了国内外采煤机数据信息通过无线方式传送至顺槽的空白,填补了国内采煤机监控系统研究的空白。