[发明专利]一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法

说明书

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体地说是一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法。现有方法是控制拖缆轮跟随采煤机以同向半速运行，虽然可以控制拖缆系统运行，但在控制精度和实时性上有很大不足，存在拉断采煤机电缆的风险。本发明实时采集拖缆轮位置、速度、电流、转矩等运行信息，结合采煤机的位置和速度，形成基于位置、转矩的双闭环控制方法控制拖缆轮运行。本发明的优点是：设计的控制方法科学合理、对拖缆轮的控制实时、准确，保证采煤机自动拖缆系统安全、稳定，为薄煤层自动化开采提供有力的支撑。

技术领域

本发明涉及煤矿井下开采过程中采煤机电缆控制的技术领域，具体地说是一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法。

背景技术

煤矿井下综采工作面煤层开采时，采煤机运行在刮板输送机上往复行走，拖动采煤机电缆在刮板输送机的电缆槽里运行，在垂直方向上会出现多次折弯的现象，导致电缆夹挂卡、挤伤、出槽甚至拉脱、扯断，特别是在薄煤层的应用中，垂直方向的多次折弯会直接影响采煤机的运行，导致生产效率降低。为了解决采煤机电缆的多次叠加问题，现有的方法是实时采集采煤机位置、方向、速度等信息，控制拖缆轮以采煤机同向、半速运行，以满足采煤机运行过程的需求。此方法可以满足采煤机电缆不出现多次折弯的需求，但存在控制精度不高，需在运行过程中对电缆预留较为宽松的余量，同时存在拉断电缆夹和电缆的可能，属于开环的控制方式。为了能够解决采煤机电缆多次叠加的问题，同时又要保证在拖缆的过程中保持适当的张紧度，不出现电缆过紧而拉坏电缆或电缆过松出现打折的现象，发明了一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法。

发明内容

本发明的目的是发明一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法，该基于双闭环控制采煤机电缆自动拖曳的方法，控制精度高，控制效果好。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法，控制系统由拖缆控制器1、变频器2、拖缆电机3、轴编码器4、同步传感器5、拖缆小车6、拖缆轨道7、刮板输送机8、采煤机9、集控中心10、拖缆链条11组成。拖缆控制器1根据采煤机9和拖缆小车6的运行数据，控制拖缆变频器2驱动拖缆电机3运行，拖缆电机3通过拖缆链条11牵引拖缆小车6沿刮板输送机8电缆槽上的拖缆轨道7行走，同时拖缆控制器1采集轴编码器4和同步传感器5数据对拖缆小车位置进行计算，拖缆控制器是1实时将拖缆运行数据上传至集控中心10进行集中显示。

一种基于双闭环控制的采煤机电缆自动拖曳控制方法，控制系统通过基于转矩环和位置环的双闭环控制实现对拖缆轮的运行控制。

所述的转矩环为内环，位置环为外环。转矩环以变频器的输出转矩为反馈信号；位置环以通过轴编码器计算的拖缆轮的实际位置为反馈信号。

转矩环理论研究：当拖缆小车6不挂缆运行时，变频器的输出转矩为克服系统内各部分摩擦，在不存在特殊刮卡时，该输出转矩近似为恒定值，这里将该转矩视为系统的空载输出转矩T₀。

拖缆时，采煤机电缆拖拽的动力由拖缆轮提供，所以变频器的输出转矩与拖缆轮位置S_t有关，当拖缆轮在中部时，变频器的输出转矩为最大；当拖缆轮在机尾时，变频器的输出转矩为最小。所以拖缆运行过程中拖缆变频器的输出转矩T为空载转矩T₀与拖缆转矩T_t的和。

放缆时，采煤机电缆拖拽的动力由采煤机提供，为了保证采煤机电缆不因拖拽小车而受力，拖缆小车6运行的动力仍由拖缆电机提供，所以放缆过程变频器输出转矩T为空载转矩T₀。

位置环是以采煤机行走距离始终保持拖缆轮运行长度2倍为理论基础。通常拖缆小车运行的轨迹是在刮板输送机靠近机尾侧的电缆槽轨道上运行，小车的位置由安装在拖缆电机3上的轴编码器4确定，采煤机的位置由采煤机行走编码器来采集，运行时通过PID控制，使拖缆小车运行距离为采煤机运行距离的1/2。