[发明专利]一种电液伺服阀控液压移架系统及其位移控制方法

说明书

本发明公开了一种电液伺服阀控液压移架系统及其位移控制方法，包括支撑立柱、液压移架油缸、电液伺服阀以及油箱；液压移架油缸安装在所述支撑立柱后方，与电液伺服阀连接，油箱通过三相异步电机连接定量泵；采用自适应滑模控制方法实现电液伺服阀控液压移架系统的精准位置控制，有效抑制系统中具有的不确定性因素对其控制性能的影响，提高综掘过程中的支护效率，为煤矿巷道智能化和无人化开采奠定实现的技术基础。

技术领域

本发明涉及液压阀控技术领域，具体涉及一种适用于煤矿巷道掘进过程中迈步式超前支护支架的电液伺服阀控液压移架系统及位移控制方法。

背景技术

在煤矿巷道掘进过程中，迈步式超前支护支架用于对掘进完成后的空顶进行临时支护。根据支护需求，其主要具有顶板支护与移架两种工作状态。其中，顶板支护任务主要是通过控制四个立柱油缸，完成与之相对应的四根支撑立柱对空顶顶板的支撑；移架任务主要是通过控制两个移架油缸，实现两组支撑立柱的交替迁移，完成整个超前支架沿巷道径向的移动。移架任务中，支撑立柱沿巷道径向位移控制的准确程度直接影响整个巷道掘进作业的效率。如果超前支护支架的位移量小于期望值，则支架不能完全实现对掘进后巷道空顶的支撑，容易产生垮塌事故；若进行二次移架操作，则会严重影响掘进支护效率。因此，实现对电液伺服阀控液压移架系统的精准位移控制是提高综掘效率的关键，对煤矿巷道安全高效开采具有重要意义。

针对类似的液压移架系统，文献(王威.大采高综采面运输巷自移式超前支架支护研究[D].2015)提出了自移式超前支架工作阻力的确定方法,并通过实验验证了其可靠性；专利(张建伟,梁志刚,王贺龙.一种用液压控制的立体车库横向移动架.2014)采用立体车库技术,提供了一种安全可靠、容易控制、噪音小的横向移动架；专利(向虎,韦文术,王伟,等.一种液压自移式移变列车液压系统. 2016)利用电液控换向阀，实现自移式移变列车的分组分区控制；文献(王峰. 液压支架精确推移控制方案研究与应用[J].工矿自动化,2017,43(5):6-9)通过控制逻辑阀，实现液压支架的精准位移。综上所述，已有的类似液压移架系统并没有给出具体的位移控制方案。

针对电液伺服阀控液压移架系统及其位移控制，专利(曲天智.一种液压支架推移油缸控制装置,2014)虽然实现了支架推移油缸的液压控制，但是系统结构复杂、运行效率低；文献(谢苗,刘治翔,谢春雪,等.巷道超前支护装备双缸同步推移控制方法[J].中国机械工程,2017,28(4):404-409)提出了等状态交叉耦合模糊控制方法，用于控制移架油缸的跟踪位移及其同步误差。实验表明，其控制效果虽然优于主从交叉耦合控制方法，但是同步误差较大，无法满足实际工况下的同步位移控制要求；文献(张星梅,葛浙东,王艳伟,等.人造板连续平压机液压油缸的位移模糊PID控制[J].木材加工机械,2017(6):15-18)采用模糊PID，实现液压油缸的位移控制。实验结果表明，其控制效果明显好于传统PID控制器, 但是系统超调较大；文献(沙郑辉,赵升吨.基于MRFAC的液压双缸同步控制系统设计与仿真[J].机床与液压.2013,41(5):90-96)提出了基于模型参考模糊自适应控制的液压油缸跟踪位移控制方法。该方法虽然鲁棒性强，但是其跟踪性能无法满足实际需求。考虑到本专利构建的电液伺服阀控液压移架系统中，存在外加扰动和未建模因素等诸多不确定性，传统的控制策略已经很难满足电液伺服阀控液压移架系统的精准位置控制需求。基于此，本专利设计了电液伺服阀控液压移架系统的自适应滑模位移控制方法。

液压移架系统的位移控制是实现液压迈步式超前支护支架智能化和无人化作业的重要环节，对提高煤矿巷道的掘进作业效率具有深远意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种电液伺服阀控液压移架系统及其位移控制方法，实现对移架系统的精准位置控制，有效抑制移架系统中诸多不确定因素对位移控制的影响，提高综掘巷道支护装备的作业效率，为煤炭巷道高效作业奠定良好的基础。

一种电液伺服阀控液压移架系统，包括支撑立柱、液压移架油缸(1)、电液伺服阀(6)以及油箱(9)；