[发明专利]一种工作面液压支架拉架故障脱困决策方法

说明书

本发明公开了一种工作面液压支架拉架故障脱困决策方法，包括以下步骤：S1、根据液压支架的顶梁状态俯仰角与支架支护状态高度定义液压支架状态空间；S2、根据液压支架调整姿态的动作定义液压支架动作空间A；S3、设定奖赏函数；S4、利用Q‑learning算法学习液压支架状态空间与液压支架动作空间A之间的映射关系；S5、根据步骤S4训练得到的液压支架状态空间与液压支架动作空间A之间的映射关系输出液压支架姿态控制策略。本发明可以实现自动化处理，提高了采煤工作面的支护安全性，同时减少了操作人员的工作量，满足了煤矿智能化和无人化的要求。

技术领域

本发明涉及采煤领域，尤其涉及一种工作面液压支架拉架故障脱困决策方法。

背景技术

随着我国经济的蓬勃发展,对能源的消耗也逐年增加,煤炭的需求量也不断地攀升。如何高效、安全地采煤是一个不得不重视的问题。液压支架是煤矿井下工作面安全支护和顶煤回采的核心设备之一，是保证其它采煤设备正常运行和工人安全的重要设备。在生产过程中，顶煤的冒放、运移、破碎等过程与液压支架的姿态密切相关。液压支架姿态的变化必须适应采煤工作面顶板、围岩地质压力的变化，已达到安全支护的目的。如果液压支架姿态异常，不能适应周围环境的地质条件变化，轻则导致支架部件损坏，重则导致支架失稳、倾倒，引发安全事故。

目前我国煤矿工作面普遍实现了对液压支架姿态的监测,从而及时地掌握液压支架的工作状态，提高工作面的生产效率。但工作面现有的液压支架监测系统仅监测液压支架的姿态。当液压支架处于抬头、低头等故障状态时，无法对液压支架的姿态做出调整，需要依靠人工操作使其脱困，其明显增大了操作人员的工作量，无法满足煤矿智能化和无人化的要求；同时其存在无法及时发现、影响采煤工作面支护安全的问题。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种提高采煤工作面安全性能的工作面液压支架拉架故障脱困决策方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种工作面液压支架拉架故障脱困决策方法，包括以下步骤：

S1、根据液压支架的顶梁状态俯仰角θ与支架支护状态高度H定义液压支架状态空间s，其定义公式为：

s＝(θ,H)；

S2、根据液压支架调整姿态的动作定义液压支架动作空间A，其定义公式为：

A＝{a₁,a₂,a₃}；

其中，a₁为升柱动作；a₂为降柱动作；a₃为停止升柱或降柱动作；

S3、设定奖赏函数R，其计算公式为：

R＝-[(H-H₀)²+(θ-θ₀)²]；

其中，H₀为支架目标支护高度；θ₀为顶梁目标俯仰角；

S4、利用Q-learning算法学习液压支架状态空间s与液压支架动作空间A之间的映射关系；

S5、根据步骤S4训练得到的液压支架状态空间s与液压支架动作空间A之间的映射关系输出液压支架姿态控制策略，其公式为：

进一步的，所述步骤S1中，对液压支架状态空间s进行离散化处理，根据顶梁状态俯仰角与支架支护状态高度离散等级进行组合，组成25种液压支架学习状态。

进一步的，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、初始化Q(s,a)，给定参数α，γ，ε；