CN114578682A - 采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 - Google Patents
采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114578682A CN114578682A CN202210200294.7A CN202210200294A CN114578682A CN 114578682 A CN114578682 A CN 114578682A CN 202210200294 A CN202210200294 A CN 202210200294A CN 114578682 A CN114578682 A CN 114578682A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- error
- speed
- speed value
- control method
- change rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 53
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
本公开提出一种采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质，应用于拖缆控制***，拖缆控制***包括控制器和用于对采煤机线缆进行张紧的拖缆装置，方法包括：采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值；判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步，能够有效解决采煤机电缆层叠等问题，并且灵活选择PID控制方法或者模糊控制方法进行控制，还可以提高拖缆装置控制的精准性。
Description
技术领域
本公开涉及矿山设备技术领域，尤其涉及一种采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质。
背景技术
采煤机作为煤矿井下重要工作机，其运行状态对煤炭开采效率具有显著影响。而采煤机电缆作为综采工作面极其重要的组成单元，它负责为采煤机的正常工作提供电能，如果电缆出现相互挤压、掉道以及弯折等恶劣工况将影响开采效率。
相关技术中一般采用液压绞车实现稳定的张力输出，并通过动滑轮使采煤机在正常工作的过程中电缆始终处于张紧状态，但是由于煤矿井下环境比较恶劣，电缆除了受到液压绞车的张紧力之外，还受到滑道对电缆滑车阻力的影响，尤其在采煤机上行采煤过程中，滑道产生的阻力对电缆张力影响极其显著，这说明整个工作过程中电缆都承受较大的张力，这种情况下电缆芯线使用寿命会大幅度降低。此外，配套的液压绞车***占用空间较大，且安装存在问题，有可能对煤炭常规开采工作产生一定影响，因此其实用性一般。
发明内容
本公开提出了一种采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本公开第一方面实施例提出了一种采煤机拖缆控制方法，应用于拖缆控制***，拖缆控制***包括控制器和用于对采煤机线缆进行张紧的拖缆装置，方法包括：采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值；判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步。
本公开第二方面实施例提出了一种采煤机拖缆控制装置，包括：采集模块，用于采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值；判断模块，用于判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及控制模块，用于在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步。
本公开第三方面实施例提出了一种计算机设备，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，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开实施例的采煤机拖缆控制方法。
本公开第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开实施例公开的采煤机拖缆控制方法。
本实施例中，通过采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值，并判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值，以及在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步，能够根据速度关系对拖缆进行张紧，符合矿井现场实际生产需求，工作性能稳定，有效解决了采煤机电缆层叠、电缆出槽、电缆层叠影响采高等问题，并且拖缆装置便于安装，占用空间小。此外，根据采煤机和拖缆装置的速度偏差选择PID控制方法或者模糊控制方法进行控制，从而还可以提高拖缆装置控制的精准性。
本公开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，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/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是根据本公开一实施例提供的采煤机拖缆控制方法的流程示意图；
图2是根据本公开实施例提供的拖缆控制***的结构示意图；
图3是根据本公开实施例提供的控制器的多种控制方法的示意图；
图4是根据本公开实施例提供的采煤机拖缆控制的流程示意图；
图5是根据本公开实施例提供的模糊控制方法的计算过程示意图；
图6是根据本公开实施例提供的采煤机拖缆控制***的通信方案示意图；
图7是根据本公开另一实施例提供的采煤机拖缆控制装置的示意图；
图8示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性计算机设备的框图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，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，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
针对背景技术中提到的采用液压绞车对采煤机进行拖缆容易受到滑道阻力影响且占用空间较大，因此影响采煤机拖缆效果的技术问题，本实施例技术方案提供了一种采煤机拖缆控制方法，下面结合具体的实施例对该方法进行说明。
其中，需要说明的是，本实施例的采煤机拖缆控制方法的执行主体可以为采煤机拖缆控制装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在电子设备中，电子设备可以包括但不限于终端、服务器端等。
图1是根据本公开一实施例提供的采煤机拖缆控制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S101：采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值。
图2是根据本公开实施例提供的拖缆控制***的结构示意图，如图2所示，拖缆控制***可以包括控制器和拖缆装置，其中，控制器例如可以是plc控制器，拖缆装置包括张紧小车、拖缆电机(例如异步电机)以及张紧小车和拖缆电机之间的拖缆链条，张紧小车直接执行采煤机线缆张紧工作，而控制器的内部的变频器通过改变电流频率控制拖缆电机的输出转速，从而控制张紧小车的移动速度，进而实现电缆张紧。
本公开实施例中，控制器首先控制采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值，例如：在拖缆装置(张紧小车)和采煤机分别设置速度传感器，通过速度传感器可以采集采煤机和张紧小车的运行速度。
其中，采煤机当前的运行速度可以被称为第一速度值，拖缆装置当前的运行速度可以被称为第二速度值。
S102：判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值。
进一步地，控制器判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值，其中，预设阈值可以根据实际应用灵活设置，对此不作限制。
S103：在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步。
图3是根据本公开实施例提供的控制器的多种控制方法的示意图，如图3所示，本公开实施例的plc控制器可以采用PID-Fuzzy控制，也即是说，控制器中可以设有PID控制方法(PID control)和模糊控制方法(Fuzzy control)。
在判断误差小于预设阈值的情况下，例如：采煤机刚开始工作时，采煤机和拖缆装置的运行速度误差较小，这时几乎没有模糊输出，因此不需要模糊控制，而PID控制部分可以很好地消除稳态偏差及极限环振荡等问题，在这种情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号。
而在误差大于预设阈值的情况下，模糊控制方法将产生主要控制作用，在这种情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号。
其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步，例如：如图2所示，张紧小车为动滑轮原理，因此调节信号可以控制拖缆装置的运行速度为采煤机的运行速度的二分之一，从而实现拖缆装置与采煤机同步运行。控制器采用PID-Fuzzy的速度跟随控制策略是闭环控制充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使拖缆装置速度校正行动更准确。
在实际应用中，图4是根据本公开实施例提供的采煤机拖缆控制的流程示意图，如图4所示，首先对拖缆控制***进行初始化；然后，控制器控制进行信号采集(即，采集第一速度值和第二速度值)；进一步地，控制器还可以根据采集到的信号判断采煤机是否有动作，并且还可以判断采煤机的运动方向(上行或者下行)。在判断采煤机为上行时，控制器不断读取采煤机状态并经PID-Fuzzy的速度跟随控制策略，通过改变控制器内部的变频器的电流频率来实现拖缆电机的输出转速跟随采煤机电机转速随动变化(如图2所示，控制采煤机运行速度为拖缆装置运行速度的二倍)，进而实现电缆张紧上行功能，采煤机上行停止时，拖缆装置也停止上行，等待采煤机下一步动作；同理，采煤机下行时，控制器读取采煤机信号并经PID-Fuzzy的速度跟随控制策略，实现拖缆装置速度跟随下行功能，在此过程中采煤机运行速度同样为拖缆装置二倍，采煤机下行采煤停止，拖缆装置随即停止跟随下行。从而，实现拖缆装置与采煤机的同步运行。当工作正常时，控制***持续循环以上步骤，从而维持***正常运行；当工作不正常时，控制***发出报警信号，并经由人机界面显示故障类型，从而方便相关人员进行及时检修。
本实施例中，通过采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值，并判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值，以及在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步，能够根据速度关系对拖缆进行张紧，符合矿井现场实际生产需求，工作性能稳定，有效解决了采煤机电缆层叠、电缆出槽、电缆层叠影响采高等问题，并且拖缆装置便于安装，占用空间小。此外，根据采煤机和拖缆装置的速度偏差选择PID控制方法或者模糊控制方法进行控制，从而还可以提高拖缆装置控制的精准性。
一些实施例中，图5是根据本公开实施例提供的模糊控制方法的计算过程示意图，如图5所示，在控制器采用模糊控制方法(Fuzzy control)根据第一速度值和第二速度值生成调节信号的操作中，首先确定第一速度值和第二速度值的误差和误差变化率，其中，误差可以用e表示，误差变化率可以用△e表示。
在实际应用中，例如可以采用西门子公司系列产品S7-1500 CPU可编程控制器(PLC)作为主控制单元，利用POTVAL V16进行西门子S7-1500 PLC的编程来实现采煤机速度跟随控制。在程序内部添加OB1、OB3两个组织块，DB10、DB12、DB13、DB14四个数据块，FC10、FC11、FC12三个功能，还有FB41功能块。本实施例中，可以采用FC11模块根据第一速度值和第二速度值得到误差e和误差变化率△e。
进一步地，通过FC10模块将误差e和误差变化率△e(即，图5中的输入量)进行模糊化处理。
进一步地，基于预设的模糊控制查询表，查询模糊化处理后的误差和误差变化率对应的速度调整增量△kp、△ki、△kd。其中，模糊控制查询表可以预先建立，例如包括Kp、Ki、Kd，建立完成之后可以将模糊控制查询表Kp、Ki、Kd写入DB12、DB13、DB14数据寄存区中，并且可以采用FC12模块实现模糊控制查询表的查询。在实际应用中，可以将模糊化处理后的误差e和误差变化率△e(即，输入量)写入数据寄存区中，然后进行查询，得到速度调整增量△kp、△ki、△kd。进一步地，根据速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出调节信号。
一些实施例中，在根据速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数的操作中，还可以引入量化因子，量化因子包括误差增益ke和误差变化增益k△e。在调整比例P、积分I、微分D系数的操作中，首先将速度调整增量△kp、△ki、△kd与预先计算的量化因子相乘，然后根据相乘的结果，调整PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出调节信号。从而，通过引入量化因子组合可以使调节信号最优化。
一些实施例中，可以针对误差e和误差变化率△e设置阈值区间，在将误差e和误差变化率△e进行模糊化处理的操作中，如图5所示，首先判断输入量(误差e和误差变化率△e)是否超过阈值，其中，误差e对应的阈值区间可以被称为第一预设区间，误差变化率△e对应的阈值区间可以被称为第二预设区间，也即是说，首先分别判断误差e是否位于第一预设区间，判断误差变化率△e是否位于第二预设区间。其中，第一预设区间和第二预设区间可以灵活设置，对此不作限制。
在误差e位于第一预设区间且误差变化率△e位于第二预设区间的情况下，直接将误差和误差变化率进行模糊化处理。
在误差误差e超出第一预设区间，将第一预设区间的上限范围或者下限范围作为误差，例如：误差e高于第一预设区间的上限范围(上限值)，则将第一预设区间的上限范围作为误差e；误差e低于第一预设区间的下限范围(下限值)，则将第一预设区间的下限范围作为误差e。同理，在误差变化率△e超出第二预设区间的情况下，将第二预设区间的上限范围或者下限范围作为误差变化率，调整方式同理于误差e，此处不在赘述。进一步地，将调整后的误差和误差变化率进行模糊化处理。
本实施例中，将误差e和误差变化率△e根据阈值进行调整，可以缩小模糊查询的计算范围，提高计算效率。并且，可以根据实际应用灵活设置阈值，提高***的应用范围。
一些实施例中，还公开了量化因子的计算方式(整定方式)，过程如下：
步骤1：确定模糊控制方法Fuzzy的线性部分输出为
步骤2：在第一速度值和第二速度值的采集时间大于设定范围的情况下，例如：采样时间足够大，公式(1)可以等效为
其中，Ts为***的采样时间；
步骤3：基于公式(2)，令
得到
由此可以看出，公式(3)可等效成一个串行方式的PID控制。
步骤4：根据公式(3)确定模糊控制方法的PID传递函数为
步骤5：根据公式(4)推导模糊控制方法的PID整定公式为：
步骤6：令模糊控制方法与PID控制方法对应系数相等，即：
得到：
其中，Am为增益裕度，ωP为相角穿越频率，L为设定的阈值，uPM为调节参数，Am、ωP、L、uPM属于设计参数；K比例常数，T1、T2为积分时间，τ为时间常数，属于已知参数；e为误差，△e为误差变化率，误差增益ke、误差变化增益k△e为量化因子，输出增益ku、输出变化增益k△u为比例因子。
在设计参数(uPM,L,ωP,Am)和已知参数(K,T1,T2,τ)确定的情况下，ke/kΔe/kΔu/ku为待整定参数，公式(6)有三个等式，四个未知数，对于控制***，取：
其中，a可根据试验确定，r0为最大的设定值变化，这样可以确定量化因子和比例因子，即ke、kΔe、kΔu、ku。
从而，将量化因子ke、k△e以及PID的控制参数kp、ki、kd写入PLC控制器中，然后在设定时间内进行连续采样。判定输入的速度值是否超过了设定阈值范围。若不在阈值范围内，则先将输入量变为阈值的上限或者下限值再经模糊化后输入至数据寄存器中。若输入量在阈值范围内，则直接经模糊化输入至寄存器中。通过模糊控制查表计算出△kp、△ki、△kd，将他们与量化因子相乘最终得到模糊控制的输出量。
需要说明的是，考虑到煤矿井下生产环境的特殊性，要求煤矿井下通信网络必须具有移动以及随机接入的功能，当出现突发状况时，相关信息应能随时接入网络中。采煤机拖缆控制***中硬件通信主要完成可编程逻辑控制器与触摸屏之间的数据传输任务。图6是根据本公开实施例提供的采煤机拖缆控制***的通信方案示意图，如图6所示，通信均采用MODBUS RTU通信协议，这种通信协议可支持RS-232、RS-485等多种硬件接口，还可以在诸如双绞线、光纤等介质中进行数据的传递；这种协议发送与接收数据的帧格式比较简洁明了，方便使用。此外，本公开实施例中，控制器与上位机之间采用TCP/IP协议进行实时通信，为可靠通信提供了有效的保证。
本实施例中，通过采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值，并判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值，以及在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步，能够根据速度关系对拖缆进行张紧，符合矿井现场实际生产需求，工作性能稳定，有效解决了采煤机电缆层叠、电缆出槽、电缆层叠影响采高等问题，并且拖缆装置便于安装，占用空间小。此外，根据采煤机和拖缆装置的速度偏差选择PID控制方法或者模糊控制方法进行控制，从而还可以提高拖缆装置控制的精准性。
图7是根据本公开另一实施例提供的采煤机拖缆控制装置的示意图。如图7所示，该采煤机拖缆控制装置70包括：
采集模块701，用于采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值；
判断模块702，用于判断第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及
控制模块703，用于在误差小于预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，在误差大于预设阈值的情况下，控制器采用模糊控制方法根据第一速度值和第二速度值生成调节信号，其中，调节信号用于控制拖缆装置的运行速度与采煤机的运行速度同步。
一些实施例中，控制模块703，具体用于：确定第一速度值和第二速度值的误差和误差变化率；将误差和误差变化率进行模糊化处理；基于预设的模糊控制查询表，查询模糊化处理后的误差和误差变化率对应的速度调整增量△kp、△ki、△kd；以及根据速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出调节信号。
一些实施例中，控制模块703，具体用于：将速度调整增量△kp、△ki、△kd与预先计算的量化因子相乘；以及根据相乘的结果，调整PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出调节信号。
一些实施例中，控制模块703，具体用于：判断误差是否位于第一预设区间，判断误差变化率是否位于第二预设区间；在误差位于第一预设区间且误差变化率位于第二预设区间的情况下，直接将误差和误差变化率进行模糊化处理；以及在误差超出第一预设区间和/或误差变化率超出第二预设区间的情况下，将第一预设区间的上限范围或者下限范围作为误差，和/或将第二预设区间的上限范围或者下限范围作为误差变化率，并将调整后的误差和误差变化率进行模糊化处理。
一些实施例中，装置70还包括：参数整定模块，用于根据以下步骤确定量化因子：
确定模糊控制方法的线性部分输出为
在第一速度值和第二速度值的采集时间大于设定范围的情况下，公式(1)可以等效为
基于公式(2)，令
得到
根据公式(3)确定模糊控制方法的PID传递函数为
根据公式(4)推导模糊控制方法的PID整定公式为：
令模糊控制方法与PID控制方法对应系数相等，
得到：
其中，设计参数包括：Am增益裕度，ωP为相角穿越频率，L为设定的阈值，uPM为调节参数；已知参数包括：K比例常数，T1、T2为积分时间，τ为时间常数，e为误差，△e为误差变化率，误差增益ke、误差变化增益k△e为量化因子，输出增益ku、输出变化增益k△u为比例因子。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种计算机设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本公开前述实施例提出的采煤机拖缆控制方法。
图8示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性计算机设备的框图。图8显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，***存储器28，连接不同***组件(包括***存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture；以下简称：ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture；以下简称：MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics StandardsAssociation；以下简称：VESA)局域总线以及***组件互连(Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图8未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。
尽管图8中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(Compact Disc Read OnlyMemory；以下简称：CD-ROM)、数字多功能只读光盘(Digital Video Disc Read OnlyMemory；以下简称：DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network；以下简称：LAN)，广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元16通过运行存储在***存储器28中的程序，从而执行各种功能应用，例如实现前述实施例中提及的采煤机拖缆控制方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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，表示包括一个或更多个用于实现特定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，并且本公开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，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本公开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，多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***执行的软件或固件来实现。例如，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，在本公开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。
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公开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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开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)
1.一种采煤机拖缆控制方法，应用于拖缆控制***，其特征在于，所述拖缆控制***包括控制器和用于对采煤机线缆进行张紧的拖缆装置，所述方法包括：
采集所述采煤机的第一速度值和所述拖缆装置的第二速度值；
判断所述第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及
在所述误差小于所述预设阈值的情况下，所述控制器采用PID控制方法根据所述第一速度值和所述第二速度值生成调节信号，在所述误差大于所述预设阈值的情况下，所述控制器采用模糊控制方法根据所述第一速度值和所述第二速度值生成所述调节信号，其中，所述调节信号用于控制所述拖缆装置的运行速度与所述采煤机的运行速度同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器采用模糊控制方法根据所述第一速度值和所述第二速度值生成所述调节信号，包括：
确定所述第一速度值和所述第二速度值的所述误差和误差变化率；
将所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理；
基于预设的模糊控制查询表，查询模糊化处理后的所述误差和所述误差变化率对应的速度调整增量△kp、△ki、△kd；以及
根据所述速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整所述PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出所述调节信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整所述PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出所述调节信号，包括：
将所述速度调整增量△kp、△ki、△kd与预先计算的量化因子相乘；以及
根据相乘的结果，调整所述PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出所述调节信号。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理，包括：
判断所述误差是否位于第一预设区间，判断所述误差变化率是否位于第二预设区间；
在所述误差位于所述第一预设区间且所述误差变化率位于所述第二预设区间的情况下，直接将所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理；以及
在所述误差超出所述第一预设区间和/或所述误差变化率超出所述第二预设区间的情况下，将所述第一预设区间的上限范围或者下限范围作为所述误差，和/或将所述第二预设区间的上限范围或者下限范围作为所述误差变化率，并将调整后的所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括根据以下步骤确定所述量化因子：
确定所述模糊控制方法的线性部分输出为
在第一速度值和第二速度值的采集时间大于设定范围的情况下，公式(1)等效为
基于公式(2)，令
得到
根据公式(3)确定所述模糊控制方法的PID传递函数为
根据公式(4)推导所述模糊控制方法的PID整定公式为：
令所述模糊控制方法与所述PID控制方法对应系数相等，
Ti F＝Ti,
得到：
其中，Am为增益裕度，ωP为相角穿越频率，L为设定的阈值，uPM为调节参数；K比例常数，T1、T2为积分时间，τ为时间常数，e为误差，△e为误差变化率，ke为误差增益、k△e为误差变化增益，ke和k△e属于所述量化因子，ku为输出增益、k△u为输出变化增益，ku和k△u为比例因子。
6.一种采煤机拖缆控制装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集采煤机的第一速度值和拖缆装置的第二速度值；
判断模块，用于判断所述第一速度值和第二速度值的误差是否大于预设阈值；以及
控制模块，用于在所述误差小于所述预设阈值的情况下，控制器采用PID控制方法根据所述第一速度值和所述第二速度值生成调节信号，在所述误差大于所述预设阈值的情况下，所述控制器采用模糊控制方法根据所述第一速度值和所述第二速度值生成所述调节信号，其中，所述调节信号用于控制所述拖缆装置的运行速度与所述采煤机的运行速度同步。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
确定所述第一速度值和所述第二速度值的所述误差和误差变化率；
将所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理；
基于预设的模糊控制查询表，查询模糊化处理后的所述误差和所述误差变化率对应的速度调整增量△kp、△ki、△kd；以及
根据所述速度调整增量△kp、△ki、△kd，调整所述PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出所述调节信号。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
将所述速度调整增量△kp、△ki、△kd与预先计算的量化因子相乘；以及
根据相乘的结果，调整所述PID控制方法的比例P、积分I、微分D系数，输出所述调节信号。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于：
判断所述误差是否位于第一预设区间，判断所述误差变化率是否位于第二预设区间；
在所述误差位于所述第一预设区间且所述误差变化率位于所述第二预设区间的情况下，直接将所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理；以及
在所述误差超出所述第一预设区间和/或所述误差变化率超出所述第二预设区间的情况下，将所述第一预设区间的上限范围或者下限范围作为所述误差，和/或将所述第二预设区间的上限范围或者下限范围作为所述误差变化率，并将调整后的所述误差和所述误差变化率进行模糊化处理。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210200294.7A CN114578682A (zh) | 2022-03-02 | 2022-03-02 | 采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210200294.7A CN114578682A (zh) | 2022-03-02 | 2022-03-02 | 采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114578682A true CN114578682A (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=81771314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210200294.7A Pending CN114578682A (zh) | 2022-03-02 | 2022-03-02 | 采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114578682A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115437248A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-06 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 基于深度q学习算法的设备运行控制方法、装置及设备 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3224591C1 (de) * | 1982-07-01 | 1983-09-29 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen | Energieversorgungseinrichtung fuer zugmittelgezogene Gewinnungsmaschinen in bergmaennischen Abbaubetrieben |
| CN104953531A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 西安煤矿机械有限公司 | 一种采煤机自动拖缆***及其控制方法和控制装置 |
| CN105099323A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-25 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于模糊控制的嵌入式电磁调速采煤机牵引*** |
| CN106006237A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-12 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | 具有电缆收放功能的采煤机 |
| CN106707753A (zh) * | 2016-12-25 | 2017-05-24 | 北京工业大学 | 一种泵用直线电机自适应控制方法 |
| CN106761739A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-05-31 | 西安科技大学 | 一种链传动采煤机电缆智能随动控制***及方法 |
| CN108089543A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-05-29 | 连云港天明装备有限公司 | 一种采煤机自动拖缆电气控制装置及其控制方法 |
| CN108313814A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-24 | 中国神华能源股份有限公司 | 采煤机电缆夹拖拽方法 |
| CN112855152A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-05-28 | 天地上海采掘装备科技有限公司 | 采煤机专用拖缆***控制方法 |
| CN113147410A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-23 | 广东高标电子科技有限公司 | 一种小型电动交通工具的e-abs控制方法 |
| CN116125793A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-05-16 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 拖揽装置的控制方法、装置及电子设备 |
-
2022
- 2022-03-02 CN CN202210200294.7A patent/CN114578682A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3224591C1 (de) * | 1982-07-01 | 1983-09-29 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen | Energieversorgungseinrichtung fuer zugmittelgezogene Gewinnungsmaschinen in bergmaennischen Abbaubetrieben |
| CN104953531A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 西安煤矿机械有限公司 | 一种采煤机自动拖缆***及其控制方法和控制装置 |
| CN105099323A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-25 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于模糊控制的嵌入式电磁调速采煤机牵引*** |
| CN106006237A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-12 | 郑州煤矿机械集团股份有限公司 | 具有电缆收放功能的采煤机 |
| CN106707753A (zh) * | 2016-12-25 | 2017-05-24 | 北京工业大学 | 一种泵用直线电机自适应控制方法 |
| CN106761739A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-05-31 | 西安科技大学 | 一种链传动采煤机电缆智能随动控制***及方法 |
| CN108313814A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-24 | 中国神华能源股份有限公司 | 采煤机电缆夹拖拽方法 |
| CN108089543A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-05-29 | 连云港天明装备有限公司 | 一种采煤机自动拖缆电气控制装置及其控制方法 |
| CN112855152A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-05-28 | 天地上海采掘装备科技有限公司 | 采煤机专用拖缆***控制方法 |
| CN113147410A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-23 | 广东高标电子科技有限公司 | 一种小型电动交通工具的e-abs控制方法 |
| CN116125793A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-05-16 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 拖揽装置的控制方法、装置及电子设备 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| QI CHEN 等: "Maintaining constant towing tension between cable ship and burying system under sea waves by hybrid FUZZY P + ID controller", IEEE, 31 December 2015 (2015-12-31) * |
| 张海岭;: "采煤机电缆自动拖拽控制***设计", 矿业装备, no. 04, 6 August 2020 (2020-08-06) * |
| 王云刚;陈文燕;: "直接转矩Fuzzy-PI复合控制***在SRM上的应用", 科学技术与工程, no. 35, 18 December 2013 (2013-12-18) * |
| 董丽荣 等: "基于模糊-PID复合控制算法的电机转速控制", 包头职业技术学院学报, vol. 10, no. 3, 31 December 2010 (2010-12-31), pages 12 - 14 * |
| 谷彬: "综采工作面采煤机自动拖缆***研发及应用", 煤炭工程, vol. 53, no. 8, 31 December 2021 (2021-12-31), pages 184 - 188 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115437248A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-06 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 基于深度q学习算法的设备运行控制方法、装置及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104876145B (zh) | 电动主动升沉补偿绞车*** | |
| JP3357143B2 (ja) | ロボットの負荷をモニタするロボット制御装置 | |
| CN1047700C (zh) | 电动机速度控制装置 | |
| CN102849625A (zh) | 桥式起重机的吊具防摇控制方法 | |
| CN101021730A (zh) | 位置控制装置 | |
| CN102983797A (zh) | 一种基于线性自抗扰控制器的粗纱机同步控制方法 | |
| CN201046452Y (zh) | 一种连铸拉矫机动态负载分配控制装置 | |
| CN114578682A (zh) | 采煤机拖缆控制方法、装置以及存储介质 | |
| CN112149953A (zh) | 基于多模联动和多阶段协作的机电设备运行安全评估方法 | |
| Durand et al. | An event-based PID controller with low computational cost | |
| US4578763A (en) | Sampled data servo control system with deadband compensation | |
| CN111537005B (zh) | 一种增量式光电编码器信号丢失的处理方法 | |
| CN101329359A (zh) | 多点平滑化马达速度估测方法 | |
| US4577271A (en) | Sampled data servo control system | |
| CN117352762A (zh) | 电池制造设备的控制*** | |
| US3705978A (en) | Time shared digital and analog process control | |
| EP0587897A1 (en) | Prediction control apparatus | |
| CN114800049B (zh) | 一种光栅尺加工运行信号误差补偿*** | |
| CN102377382A (zh) | 用于控制电动机的设备和方法 | |
| CN116128059A (zh) | 基于数字孪生推断马达能耗 | |
| JPH0814241B2 (ja) | タービン制御装置 | |
| EP0497903A4 (en) | Motion control | |
| JP2002215226A (ja) | プラント運転監視装置、その制御方法、プログラムおよび記録媒体 | |
| CN105373094A (zh) | 基于数据快采样的工业过程动态模型辨识装置 | |
| CN214504199U (zh) | 一种spm技术纸机传动控制*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |