自移式临时支架的异步耦合调平控制方法

李瑞¹，蒋威²，王鹏江¹，程佳萌¹，吴淼¹

1. 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院2. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

摘 要：首先设计了一种新兴的综掘巷道自移式超前支护装备并阐明了其装备组成及工艺原理,为确保其自移式临时支架在非水平底板环境下实现煤巷顶板的快速有效支护,提出了一种自移式临时支架的异步耦合多液压缸调平控制方法。基于煤巷地质成分不均造成的非水平底板工况与自移式临时支架的结构特性,采用了适用于自移式临时支架的逐最高点双向异步控制方法,并利用三维空间欧拉角法原理解算出了自移式临时支架支撑立柱液压缸的期望位移坐标值。然后针对自移式临时支架顶梁空间姿态调平过程中相邻支撑立柱液压缸之间同步误差的权重失衡问题,采用了多缸驱动下的相邻交叉耦合控制结构并构建了基于变权因子调节器的同步控制器,实现了对自移式临时支架支撑立柱相邻液压缸之间的同步误差精度优化。最终通过Interface Block模块实现了AMESim与Matlab/Simulink的情景交互,并进行了基于异步耦合调平控制模型的半实体物理联合仿真,仿真结果表明:异步耦合调平控制方法相较于模糊PID控制,可使得自移式临时支架的4个液压缸之间的同步误差值从±4 mm精确到±1 mm范围内,同时其同步误差的波动幅度更为均匀平缓不易于发生震颤现象,验证了所建立异步耦合调平控制方法的可行性与先进性。

关键词：自移式临时支架;异步控制方法;多缸驱动;相邻交叉耦合;模糊PID算法;