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煤矿电磁调速采煤机恒功率截割模糊PID控制
黄金波;汪雄友;针对复杂煤层条件下采煤机截割过程受非平稳扰动影响，易导致控制系统参数优化陷入次优吸引域、引发显著超调的问题，提出一种基于人工蜂群全局优化的模糊PID控制方法，以实现煤矿电磁调速采煤机的恒功率截割控制。首先，建立电磁调速电动机励磁回路与机电动力学统一模型，构建以转速为控制变量的恒功率截割控制框架。在此基础上，设计模糊PID控制器，并引入人工蜂群算法对其比例、积分及微分参数进行全局协同寻优。该优化机制通过模拟蜂群智能搜索行为，系统性地规避参数空间中的局部极值，有效抑制由负载突变和非平稳扰动引起的次优吸引域收敛行为，从而显著降低系统超调量、提升动态响应品质。实验结果表明，经人工蜂群优化后的模糊PID控制器在阶跃响应中表现出更短的调节时间与更平稳的转速跟踪特性，功率控制曲线波动显著减小，超调量明显降低，验证了该方法在抑制次优吸引域、实现高精度恒功率截割控制方面的优越性与工程适用性。
自适应抗扰的煤矿转载机传送驱动容错控制
张世明;贺海波;张恒;高波;在煤矿井下恶劣环境中，转载机传送驱动系统面临强非线性时变扰动与相频特性失配导致的相位滞后问题，扩张状态观测器(ESO)的固定带宽无法兼顾快速响应与噪声抑制，固定阈值易导致扰动估计偏移。滑模控制仅能渐近收敛且存在奇异性，单纯反馈控制响应滞后，故障后控制结构固定，难以适应动态特性变化，鲁棒性不足。为此，提出融合自适应扩张状态观测器(AESO)与非奇异终端滑模控制(NTSMC)的抗扰容错控制方法。通过AESO实时精准估计系统总扰动，结合自适应带宽调节与故障检测阈值更新机制，确保高精度扰动估计与系统稳定性。设计非奇异终端滑模面实现转速跟踪误差的有限时间收敛，并通过前馈补偿与动态控制律重构策略，提升系统抗扰与容错能力。实验结果表明，所提方法在负载突变时速度跌落至1 300 r/min后0.7 s内回弹至额定值，传感器失效时JFTC波动范围最小为[25,38]，参数漂移下目标转速1 400 r/min时4.5 s恢复平稳，在动态响应、容错性能及鲁棒性方面均显著优越。
基于结构改进型FPGA的煤矿带式输送机控制系统设计
陈磊;石春宏;针对现有带式输送机控制系统存在的控制精度低、一致性差等问题，设计了一种基于结构改进型现场可编程门阵列（FPGA）的煤矿带式输送机控制系统。该系统总体架构包括上位机、交换机、FPGA模块、驱动单元等核心部分。对关键的FPGA模块进行结构上的优化和改进，通过增加卷积模块用于数据训练和特征提取等，以进一步提升FPGA模块的控制性能；在软件算法层面，引入了与卷积模块相匹配且具有二重卷积方式的改进深度卷积网络，并在全连接层增加了Dropout层来优化最终的结果输出，降低输出层的损失值。实验结果显示，该系统在采样周期内能够较好地控制频率波动和噪声干扰，转速和转矩的控制方差值分别为0.02和0.04，显著低于3种现有的控制系统。该控制系统在多驱动单元的带式输送机控制方面有良好的控制效果和适用性。
基于MSP430的矿用电动机实时监测系统设计
郭凌云;田光辉;寇立伟;在矿井下电动机运行过程中，其工作状态变化具有显著的复杂性，易引发设备故障甚至安全事故。现有的设备监测手段往往较为单一或独立，难以全面、实时地捕捉关键运行参数的变化。为了解决上述问题，设计了基于MSP430的矿用电动机多功能状态监测系统，实时采集电动机表面的温度信号和振动信号。该系统从数据感知、采集、传输等方面动态监测电动机的核心运行状态，对出现的过热和异常振动等状态及时做出预警，有效防范设备故障和安全问题的发生。
井下无轨胶轮车智能限速与防爆控制系统设计
曲星星;张琦;张延军;张宇;王锦明;罗龙;传统的井下无轨胶轮车控制系统针对使用过程中的超速与防爆安全隐患的设计较为简单、智能化程度低，为此采用模糊PID算法实现分级限速预警与防爆安全监测。智能限速与防爆控制系统采用STM32嵌入式控制器作为核心处理器，配备毫米波雷达、温度传感器、瓦斯浓度传感器等对无轨胶轮车设备状态与工作环境进行监测，分析监测数据进行分级限速预警与防爆预警，保障无轨胶轮车在高爆炸风险环境下的稳定运行。仿真结果显示，模糊PID算法的控制性能远优于PID算法。实测结果表明，该系统的测速误差在±0.25 km/h之内，响应时间0.21 s，在紧急情况下的制动距离与时间优于驾驶员操作状态，智能限速与防爆控制系统可满足使用要求，有助于提高煤矿运输智能化水平与安全可靠性。
基于特征事件驱动的刮板输送机断链数字孪生可视化监测系统
李俊源;李洋;刘震;针对刮板输送机断链监测难以实现动态可视化的问题,提出一种基于特征事件驱动的数字孪生可视化监测系统。该系统以断链监测算法提取的特征事件作为数字孪生模型更新依据,构建数据采集、算法解算和界面渲染三级流水线异步解耦架构,实现链环姿态与三维模型的实时映射;结合故障快照黑匣子机制,对故障发生前后30 s关键数据进行自动缓存与锁定,支持断链过程回溯分析;采用Min-Max降采样算法,实现长时波形数据的高效显示。试验结果表明,该系统在200 Hz采样率下渲染负载降低约80%,画面帧率稳定保持在60帧/s,故障前后数据完整留存。该系统实现了断链监测结果与数字孪生模型的实时联动,为刮板输送机链条状态监测和故障分析提供了新的技术途径。
智能瓦斯抽采装备多参数监测系统设计与性能分析
田敏;任杰;针对现有瓦斯抽采监测装置与抽采机械本体耦合不足、难以同步获取管路、钻孔及设备工况多参数的问题,设计了一种由履带式配套底盘、探头送管机构、管路多参数测量短节、矿鸿边缘分站和上位机组成的智能瓦斯抽采装备多参数监测系统。对导向架、卷盘张紧机构、密封导向接头及测量短节进行模块化设计,建立送管阻力、驱动转矩、纯瓦斯流量和浓度-流量-负压-时延融合异常指数模型;结合寺河矿64个关键点位、4类数据源的24 h曲线及12周质量治理数据开展离线重构与性能分析。结果表明:导向架和送管机构满足30 m探测深度的强度与驱动力要求;综合质量得分由73.1分提高到95.3分,平均采样入湖延迟由8.4 s降至2.1 s,关键点位及时入湖率由72%提高到95%,异常闭环时长缩短至1.5 h以内;13～16 h疑似漏气/管路扰动区段及不同封孔状态可被多参数曲线明确区分。该系统可实现抽采机械、管路和钻孔状态的一体化感知,为阀门调节、泵站联动和封孔质量诊断提供装备基础。
千米钻机工况数据驱动的地质动态响应与智能协同控制
潘建伟;牛子豪;针对寺河煤矿千米定向钻机工况数据主要用于设备监控、未能及时转化为煤岩界面和构造异常约束的问题,提出一种千米钻机工况数据驱动的地质动态响应与智能协同控制方法。面向该矿井田及3~#、9~#、15~#煤层,融合三维地震、瞬变电磁、地质/水文钻孔、巷道同步定位与地图构建(SLAM)点云和在线水文监测,建立钻机结构感知-工况特征提取-地质语义映射-局部增量建模-控制反馈闭环。利用钻压、转速、扭矩、进尺、泵压、轨迹及视频识别构造机械比能和动态响应指标,并按空间精度、时间新鲜度与解释可靠度自适应赋权。脱敏样例表明,煤层界面均方根误差(RMSE)由0.77 m降至0.21 m,残差不大于0.30 m样本的占比达96.8%,局部更新周期由14 d缩短至1 d以内。该方法可支撑钻进参数自适应、轨迹纠偏、异常体预警及采掘装备协同控制。
视觉引导的自驱动关节臂测量机结构优化设计
沈梅;黄旭;产鑫;杨洪涛;周大豪;针对现有自驱动关节臂测量机自主定位能力不足,以及末端集成视觉组件后易引起结构变形和动态振动的问题,提出一种末端集成双目视觉系统的6自由度自驱动关节臂测量机,并开展结构优化与轨迹振动抑制研究。分析末端视觉组件对结构变形和运动稳定性的影响;对极限测量姿态和典型测量姿态下的静力学与模态特性进行分析,并对结构薄弱区域进行优化;建立刚柔耦合动力学模型,对比T形轨迹和S形轨迹对末端振动响应的影响,并采用七段式S形轨迹抑制动态振动。结果表明,结构优化后,极限姿态最大静态变形由0.344 9 mm降低至0.176 2 mm,典型姿态最大静态变形由0.205 0 mm降低至0.107 5 mm;采用S形轨迹后,末端振动幅值由0.8 mm降低至0.35 mm,轨迹参数优化后进一步降低至0.2 mm,该研究为视觉引导自驱动关节臂测量机结构优化与运动稳定性提升提供了参考依据。
液压支架油缸自动喷粉线系统研究
王璐;王增伟;丁瑞康;针对煤矿液压支架油缸传统喷漆工艺存在的工艺流程冗长、危险废弃物处置成本高及涂料利用率偏低等问题,设计了一套油缸自动喷粉线方案。该方案选用底面合一型聚酯粉末涂料,前处理选择抛丸清理+硅烷转化膜工艺,并将自动喷粉系统与智能固化系统通过传送系统有序的集成一体。该喷粉生产线不仅显著提升了涂装生产效率,还从根源上消除了危废排放,为煤矿机械装备的绿色环保涂装提供了可借鉴的技术方案。
人工智能技术发展及应用研究综述
张妮;徐文尚;王文文;总结了国内外人工智能技术的发展历史,介绍了它的研究现状、领域以及目前发展水平,简要地探讨了当前研究的热点:智能接口以及数据挖掘技术,展望了人工智能的发展前景。
带式输送机的现状与发展趋势
赵玉文,李云海分析了国内外带式输送机的现状与发展差距 ,特别是大型带式输送机的核心技术 (包括带式输送机动态分析与监测技术、可控软起动技术与功率均衡技术 )、设备性能及其可靠性、寿命等 ,论述了带式输送机技术的发展趋势。
基于Ansys Workbench的固定支架优化设计
查太东;杨萍;应用Ansys Workbench对固定支架进行拓扑优化和多目标优化设计,在满足使用条件下,使得固定支架的质量减小23.8%。同时介绍了Ansys Workbench优化设计的方法和步骤。
浅谈基于ANSYS软件的接触分析问题
钱俊梅;江晓红;仲小冬;范军;介绍了利用有限元软件ANSYS进行接触分析的基础知识,一般流程及相关要点。以曲轨卸载装置为例,建立了其有限元模型,分析了轮轴与曲轨之间的接触压力,指出了在分析过程中要注意的问题,为曲轨卸载装置的后续工作提供了有价值的参考。
基于MATLAB的图形用户界面(GUI)设计
王巧花,叶平,黄民MATLAB6.x的GUIDE是专门用于图形用户界面 (GUI)程序设计的快速开发环境。从介绍GUIDE入手 ,结合具体的软件图形界面实例 ,给出了利用GUIDE制作图形用户界面的基本方法。在该例子中 ,利用GUIDE设计的界面不仅可以对输入的数据进行曲线拟合 ,建立数学模型 ,而且还可以通过此模型作进一步的预测和分析 ,界面友好 ,具有开放性 ,方便用户不断地完善和扩充其功能。
人工智能技术发展及应用研究综述
张妮;徐文尚;王文文;总结了国内外人工智能技术的发展历史,介绍了它的研究现状、领域以及目前发展水平,简要地探讨了当前研究的热点:智能接口以及数据挖掘技术,展望了人工智能的发展前景。
步进电机的控制原理及其单片机控制实现
丁伟雄,杨定安,宋晓光首先对步进电机作了概要性介绍,然后对步进电机的控制原理包括步进电机的控制方式和驱动方式作了系统的说明,最后采用80 5 1单片机来控制步进电机,并给出了步进电机的双相三拍控制和三相六拍的单片机控制的具体实现方法。
基于MATLAB的图形用户界面(GUI)设计
王巧花,叶平,黄民MATLAB6.x的GUIDE是专门用于图形用户界面 (GUI)程序设计的快速开发环境。从介绍GUIDE入手 ,结合具体的软件图形界面实例 ,给出了利用GUIDE制作图形用户界面的基本方法。在该例子中 ,利用GUIDE设计的界面不仅可以对输入的数据进行曲线拟合 ,建立数学模型 ,而且还可以通过此模型作进一步的预测和分析 ,界面友好 ,具有开放性 ,方便用户不断地完善和扩充其功能。
基于Ansys Workbench的固定支架优化设计
查太东;杨萍;应用Ansys Workbench对固定支架进行拓扑优化和多目标优化设计,在满足使用条件下,使得固定支架的质量减小23.8%。同时介绍了Ansys Workbench优化设计的方法和步骤。
带式输送机的现状与发展趋势
赵玉文,李云海分析了国内外带式输送机的现状与发展差距 ,特别是大型带式输送机的核心技术 (包括带式输送机动态分析与监测技术、可控软起动技术与功率均衡技术 )、设备性能及其可靠性、寿命等 ,论述了带式输送机技术的发展趋势。