[发明专利]一种可靠的采煤机切割模式识别系统

权利要求书

1.一种可靠的采煤机切割模式识别系统，其特征在于：该系统由传感模块、数据处理模块、控制模块组成；采煤机的切割模式受到地质条件变化的影响，与切割载荷有对应关系，而切割载荷可以通过采煤机的电机运行数据反映出来；所述传感模块测量采煤机工作时的电机的运行速度、电流和电压，并将这些数据传到数据处理模块；

所述数据处理模块对速度、电流和电压三个信号分别进行分解，具体步骤为：

(1)将原始信号记为X(t)；

(2)将X(t)所有的极大值用三次样条插值函数拟合形成上包络线；

(3)将X(t)所有的极小值用三次样条插值函数拟合形成下包络线；

(4)上包络线和下包络线的均值记作ml；

(5)将X(t)减去平均包络ml，得到一个新的数据序列hl：

hl＝X(t)-ml (1)

(6)如果hl至少有一个极大值和一个极小值，则将hl记为新的X(t)，称为一个本征模函数，重复步骤(2)-(6)；反之，hl为单调序列，分解结束，单调的hl称为余波；

所述数据处理模块将电机的运行速度、电流和电压分别分解成若干个本征模函数和一个余波的和，将所有分解所得信号记为x，并传到控制模块；

所述控制模块根据输入数据智能地识别出当前地质条件，并将结果传输到采煤机使采煤机及时调节切割模式；控制模块中包含一个煤岩界面识别模型，模型使用集成算法梯度提升树GBDT作为分类器，分类器的输入为数据处理模块处理得到的分解信号x，输出为对应的煤岩界面类型y，有煤界面、岩界面和煤岩混合界面三种，分别对应y＝1或2或3；对于三分类问题，GBDT对每个类别训练n_estimator个分类器，即共有3×n_estimator个弱分类器，最后将这些弱分类器集合成一个强分类器f(x)；三分类问题GBDT的损失函数为L为：

其中如果样本输出类别为y＝k，则y_k＝1；p_k(x)表示x属于第k类的概率，k＝1,2,3：

其中f_k(x)表示对类别k训练得到的n_estimator个弱分类器模型；

利用具有完整输入输出对的样本训练模型，得到最终的煤岩界面识别模型；

将未知分类结果的数据处理模块处理过的信号输入到最终的煤岩界面识别模型，分析得到具体的煤岩界面类型，再将结果传到采煤机，使之根据当前煤岩界面类型智能地调整切割模式。