本文關鍵詞： 采煤機 SINS 定位定姿 SAPAS 位置矯正　出處：《中國礦業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著煤礦單產(chǎn)規(guī)模越來越大,開采效率需要迫切提高。隨著煤礦的開采環(huán)境越來越惡劣,安全生產(chǎn)的壓力也逐步增大。為解決目前存在的問題,煤層無人自動化采掘,尤其是深部煤層的無人自動化采掘?qū)⒊蔀槲覈禾啃袠I(yè)發(fā)展的必由之路。采煤機是工作面綜采核心裝備之一,承擔著落煤、破煤和裝煤的任務,液壓支架與刮板運輸機以采煤機為中心工作,并為其提供運行軌道及作業(yè)空間。對于實現(xiàn)“三機”之間的協(xié)同自動控制,以及采煤機滾筒的自動調(diào)高,工作面液壓支架自動調(diào)直,采煤機采區(qū)絕對三維定位定姿技術至關重要。本文根據(jù)捷聯(lián)慣性導航的基本理論,結(jié)合軸編碼器與航位推算原理,提出了基于捷聯(lián)慣導與軸編碼器組合的采煤機采區(qū)絕對定位定姿技術方案,推導了用于慣性導航與軸編碼器組合的采煤機定位定姿基本方程,研究了用于坐標系之間變換的方法,給出了捷聯(lián)矩陣的修正解算和初始對準的方法。為使用捷聯(lián)慣性導航進行采煤機采區(qū)絕對定位定姿提供了理論的基礎。本文介紹了基于光纖慣導、ARM微處理器和軸編碼器研發(fā)的采煤機絕對定位定姿裝置(SAPAS:Shearer Absolute Positioning and Attitude System)。通過定姿試驗、定位試驗以及長距離定位試驗檢驗了SAPAS的精度,試驗結(jié)果表明,對于姿態(tài)監(jiān)測,航向角存在漂移,誤差隨著時間不斷增大,SAPAS運行25000s,最大誤差為3.002°,每小時航向角漂移量為0.432°。俯仰角與橫滾角的誤差不隨時間漂移,且精度較高,SAPAS運行25000s,俯仰角的最大誤差為0.017°,橫滾角最大誤差為0.045°。該姿態(tài)精度可滿足采煤機工作面工況要求。對于定位精度,利用采煤機定位試驗平臺,通過三維軌跡捕捉儀測得軌跡與SAPAS測得軌跡對比得到,東方向最大誤差為0.15m,一般在0.05m以內(nèi),北方向的最大誤差為0.02m,一般在0.01m以內(nèi),天方向的誤差在0.01m以內(nèi)。利用采煤機定位長距離定位試驗平臺,通過SAPAS測得軌跡與全站儀測得載體平臺實際運動軌跡對比得到,載體平臺東西向運行100m,SAPAS在北方向的最大誤差為4.62m,相對誤差呈穩(wěn)定趨勢,其值約為4.5cm/m。天方向的最大誤差為0.75m,相對誤差約為0.7cm/m。為了抑制慣性定位誤差的漂移,推導了SAPAS的誤差方程,得出了采煤機定位誤差與SAPAS測量誤差以及SAPAS安裝偏差之間的關系。分析了SAPAS誤差源,介紹了基于Allan Variance的慣性器件的隨機誤差建模技術,為慣性器件誤差補償提供理論依據(jù)。最后在分析采煤機定位試驗結(jié)果,結(jié)合采煤機定位誤差模型以及現(xiàn)有誤差建模與補償方法和采煤機運動特征的基礎上,提出與以往“前驗補償”不同的“后驗”的采煤機位置糾偏方法。并通過試驗對該糾偏方法進行了驗證,該方法位置糾偏效果較好,糾偏后單一方向位置誤差最大在0.1m以內(nèi),最大平均誤差約為0.056m。引入了對二維精度評價的圓概率誤差概念,糾偏后軌跡的圓概率誤差CEP最大為0.0477,即SAPAS測得的采煤機位置落在以采煤機真實位置為圓心,半徑為0.0477m的圓里的概率為50%。
[Abstract]:In order to solve the existing problems , the coal mining machine is one of the core equipment of coal mining . The accuracy of SAPAS is verified by means of attitude determination , positioning test and long - distance positioning test . The results show that the maximum error of SAPAS is 0 . 02m , the maximum error is 0 . 05m , the maximum error is 0 . 02m , the maximum error is 0 . 056m .

【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD421.6

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 張斌;方新秋;鄒永m(xù):;尉瑞;程遠偉;;基于陀螺儀和里程計的無人工作面采煤機自主定位系統(tǒng)[J];礦山機械;2010年09期

2 鄧文革;;采煤機位置監(jiān)測裝置的原理與應用[J];煤礦機械;2007年06期

3 張連昆;謝耀社;周德華;劉帆;;基于超聲波技術的采煤機位置監(jiān)測系統(tǒng)[J];煤炭科學技術;2010年05期

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本文編號：1541748