典型路径下的地下铲运机行驶轨迹分析

路径跟踪是实现地下铲运机自动化作业的基本任务之一,一般在规划要求跟踪的路径时以巷道路面中心线为期望路径。本文通过典型路径下的地下铲运机行驶轨迹分析,证明了地下铲运机前桥中心点和后桥中心点并不能同时跟踪巷道路面中心线。当考虑到地下铲运机的车身外廓后,其定位中心点的轨迹与巷道路面中心线也不重合。因此在规划地下铲运机自主行驶期望路径时,应该以铲运机实际的轨迹为设计依据。     

基于迭代学习的地下自主铲运机样机轨迹控制

针对地下自主铲运机样机,设计了基于PID型迭代学习控制理论的运动轨迹控制算法,实现了实验室环境下地下自主铲运机样机运动轨迹的快速、平稳、准确的控制。利用示教法得出初始先验控制量,结合信息检测系统测量计算得出的航向角偏差和轨迹偏差的反馈修正量,通过对铰接转向角度和行驶速度的控制,使铲运机样机车体与墙壁保持一定的安全距离和安全角度,实现了样机的自主行驶功能,并且有效地改善了行驶过程中对运动轨迹的跟踪性能。     

高精度地下铰接式车辆全液压转向动力学建模

地下铰接式车辆转向模型的建立主要考虑轮胎动力学,忽略了转向过程中油液体积弹性模量的变化对转向特性的影响.以地下铲运机为研究对象,考虑液压传动介质的可压缩性,建立了包含全液压转向系统的铰接式车辆动力学模型,并分别在时域和频域上对模型进行了实车验证.结果表明,油液体积弹性模量为常数的动力学模型在转向响应上的计算误差明显,而考虑液压传动介质压缩性的模型能够较为准确地给出转向响应.该研究对地下铲运机无人驾驶中的路径跟踪精准控制具有一定参考价值.     

确定自主铲运机姿态的方法

介绍了地下无人操纵铲运机姿态参数的测量与确定,对铲运机的转向角、偏离角和偏离位移的测量和计算方法进行了详细的介绍。     

地下矿用车辆无人驾驶目标路径规划方法研究

针对井下巷道复杂多变的路面条件,将地下矿用车辆无人驾驶目标路径划分为主目标路径和局部避障目标路径,在主目标路径规划时不必考虑局部避障问题,在主目标路径规划完成后,再进行局部避障目标路径规划。建立车辆轨迹跟踪偏差控制模型及动力转向控制模型,通过对模型的仿真计算,可对地下矿用车辆无人驾驶目标路径进行规划及优化。该目标路径规划方法具有简单方便和灵活可靠的优点。     

地下铲运机自主行驶过程中转向死区的研究

地下铲运机依靠车载控制器输出的指令控制行驶方向,实现自主行驶。虽然控制器输出是线性的,但是地下铲运机动作却不是,当输出值过小,地下铲运机不转向,存在转向死区现象。对此开展研究,通过对死区的理论分析,试验测试,优化地下铲运机的控制算法,进而减小地下铲运机在行驶过程中死区的影响,提升自主行驶的控制效果。     

基于DSP的掘进机截割控制系统

分析了基于DSP的掘进机控制系统的各个功能模块,对掘进机路径跟踪原理进行了研究,建立了掘进机截割臂的动力学方程。为了提高路径跟踪的精度,采用神经网络与遗传算法相结合的控制算法计算掘进机的水平摆角和垂直摆角,研究了神经网络与遗传算法相结合的控制系统结构和计算流程。对基于DSP的掘进机控制系统的跟踪能力进行仿真,仿真结果表明,该系统水平摆角和垂直摆角的跟踪轨迹与期望轨迹大致相同,基于神经网络-遗传算法的跟踪精度比基于PID控制算法的高。     

地下铲运机多模式自主行驶控制方法研究

针对井下复杂多变的巷道环境条件和地下铲运机的车身结构特点,将地下铲运机目标路径规划及偏差计算结合起来,并划分为四种计算控制模式,即扫描光束三角计算偏差、扫描光束对称计算偏差、人工示教和轨迹偏差推算等控制模式。通过在不同的井下巷道环境条件下,运用不同的偏差计算控制模式或将其组合使用,在减少计算量和控制复杂性的同时,取得地下铲运机较理想的自主行驶控制效果。     

无人操纵铲运机井下导航研究

研究地下无人操纵铲运机井下导航系统,包括整体的导航方案选定,控制部分硬件的搭建,铲运机转向液压控制部分的设计以及导航算法的研究和验证.利用PROE和ADAMS对某型号铲运机进行三维多体力学建模,针对转向系统,通过MAT-LAB/Simulink联合仿真对转向算法进行验证,确定最佳算法.     

地下铲运机自动铲取最优轨迹的研究

建立了地下铲运机工作装置的机械手模型系统,通过对铲装过程中作用在机械手末端执行器--铲斗切削边缘的作用力分析及轨迹分析,找到了最小能耗铲取轨迹。但在实际工况中铲斗的运行轨迹与理想状态是有距离的。因此采用了一种智能减阻插入铲取的方法,在最小能耗轨迹的基础上尝试通过智能减阻插入铲取的方法对铲取轨迹进行寻优。通过运动学仿真,铲斗跟随优化后的轨迹进行工作,铲斗所受阻力更小,系统消耗能量更小,生产效率更高,并进一步提高了基于地下铲运机无人驾驶的智能化水平。     

井下履带式应急排水车传动系统的理论分析

井下履带式应急排水车具有流量大、响应迅速、机动性能好、复杂道路通过性好等特点,适用于井下突发涌水的紧急排水工程。该车采用液压机械式双流传动系统,功率由2套静液压系统分流进入变速装置,经动力差速式转向机构进行功率汇合,能够实现履带车辆的无级行走和无级转向。动力差速式转向机构具有降速增扭作用,转向时实现一侧扭矩增大而另一侧扭矩等量减小。     

自主行驶铲运机路径跟踪控制

铲运机是集铲土、运土功能一体化的铰接式车辆，常用于井下物料运输。跟踪控制是实现该类设备自动驾驶的核心技术之一。针对该种车辆特有的惯性大、响应慢、约束条件多、行驶易蛇形摆动等问题，提出了适用于铰接车路径跟踪的模型预测控制算法。引入铰接式车辆运动学模型预测未来车辆行驶状态，以路径跟踪的横向偏差、纵向偏差、航向角偏差、铰接角偏差最小化为目标函数，结合实际车辆的转向、加减速度、车速约束求解车速、转角速度最优控制序列。使用Matlab/MapleSim软件进行仿真试验，结果表明：使用该控制器可以实现y向偏差小于0.06 m，航向角偏差小于0.3°，最大铰接角控制偏差小于0.8°的控制精度。于三山岛金矿-645中段进行实车试验，实现从主巷道至溜进口的自动驾驶，具有实际工业应用前景与参考价值。     

矿用防爆辅运车辆自动驾驶线控转向系统研究

针对《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中提及的 2025 年大型煤矿要基本实现智能化,井下重点岗位机器人作业,实现智能无人化辅助运输的指导意见,结合智能控制技术、路感信息形成及反馈技术、多传感器信息融合技术,开发了一套煤矿辅运车辆自动驾驶线控转向系统。详细分析了基于转角偏差 PI 控制技术线控转向系统的组成和实现方法,以目标转角和实际转角的偏差为信号,通过 PI 闭环控制技术精确控制转向轮偏转方向和角度,使得系统输出能够平稳、精准、快速地跟随指令目标转角,进而实现车辆自动驾驶精准转向控制。 通过搭建辅运车辆自动驾驶线控转向平台进行了模拟试验,试验结果表明:基于转角偏差 PI 闭环控制技术的线控转向系统响应快速,转向误差约 2°,超调较小,能够实现辅运车辆自动驾驶转向精准控制和自动纠偏,为实现互联网+科学开采的未来少人(无人)采矿提供了技术路径。     

国内外地下装载机转向系统的结构与设计简介

简略介绍了国内外地下装载机常用的转向系统的结构与设计。     

井下大倾角钻装机的研制和应用

针对煤矿井下普通钻装机不能实现大倾角掘进的难题,研制出一种大倾角钻装机。可适用于井下地质条件多变的掘进环境,实现大倾角掘进的机械化。详细介绍大倾角钻装机的研制技术、结构组成、技术特点、应用效果。该机的研制成功,实现了倾角>18°的巷道机械化掘进作业,效果显著。     

JYR井下运人车转向液压系统的设计

对JYR井下运人车转向系统的设计性能要求是操作方便、灵活、运行稳定、可靠、安全。本文阐述了转向液压系统的设计思路和设计方法 ,并将设计结果用于实践、整车在安庆铜矿投入使用 ,其转向灵活 ,运行平稳 ,达到了设计的预期目的。     

ZL50G型轮式装载机转向系统主要性能参数的推算

装载机在工作过程中频繁转向,转向系统是否轻便灵活,是减轻驾驶员的劳动强度、提高生产率的重要因素之一。而转向半径、转向力矩和转向阻力矩的大小是衡量装载机转向性能的重要性能指标。以ZL50G为例,介绍了轮式装载机转向半径的计算公式、根据转向梯形图推导了转向力矩的求解公式以及根据经验公式所得的转向阻力矩的求解。     

956H型装载机转向稳定性的测试分析与研究

以956H型铰接式装载机实物为研究对象,对3种不同转向盘转速工况下不带阻尼的空载转向性能和带阻尼的空载转向性能进行了对比测试分析。并根据转向稳定性的判别依据,检验956H型装载机转向稳定性的改进效果。该研究可为铰接式装载机的设计、使用维护提供参考。