隨著近年來國家能源戰(zhàn)略的發(fā)展實施,使得煤炭開采逐步從高產(chǎn)量向綠色開采、安全高效開采發(fā)展。煤礦井下綜采工作面的自動化和智能化是實現(xiàn)礦井無人化、安全高效開采的關(guān)鍵步驟,也是發(fā)展“數(shù)字礦山”,提高礦井機電裝備信息化和自動化水平的重要組成部分。本文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目的資助下,以綜采工作面“三機”裝備——采煤機、刮板輸送機和液壓支架為研究對象,以捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)為基礎(chǔ),以實現(xiàn)井下綜采“三機”自動化為目標,開展采煤機復(fù)雜環(huán)境下的精確位姿感知技術(shù)研究。通過建立采煤機動力學(xué)模型和“三機”運動學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上研究采煤機復(fù)雜振動環(huán)境下的捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差補償策略及多約束定位解算策略,構(gòu)建采煤機SINS/WSN組合定位模型,在此基礎(chǔ)上分析異類傳感器數(shù)據(jù)傳輸特性以及井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位影響因素,提出組合定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)異步融合方法以及WSN不同失效情況下的緊耦合容錯組合定位方法來實現(xiàn)采煤機復(fù)雜環(huán)境下的定位定姿。主要研究工作包括:1)采煤機動力學(xué)模型下捷聯(lián)慣導(dǎo)解算誤差補償策略研究。建立了采煤機的多剛體動力學(xué)模型,并進行數(shù)值計算下的采煤機機身振動形式求解。分析了動力學(xué)模型下的采煤... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

綜采工作面現(xiàn)場圖

中難以取得理想的定位效果。在根據(jù)上文分析可知，采煤機在刮板輸送機的約束下，沿著工作面循環(huán)，其運動速度具有約束特性。因此利用采煤機運動過程中的速度約束特SINS 零速校正算法進行輔助，實現(xiàn)速度約束輔助下的采煤機 SINS 零速。首先，定義采煤機的機體坐標系（m 系）為固定在采煤機機身的直角坐標個坐標軸分別指向采煤機的前向、橫向和垂向。采煤機機體坐標系（mSINS 載體坐標系（b 系）、導(dǎo)航坐標系（n 系）的關(guān)系如圖 3-6 所示。同時在采煤機機身上，由于 SINS 安裝方式以及安裝精度的問題，使得采煤坐標系（m 系）和 SINS 的載體坐標系（b 系）之間存在一個安裝偏轉(zhuǎn)角角度向量表示為 。因此，采煤機在 m 系下的速度示為， (， 為載體坐標系到機體坐標系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。

圖 3-8 SINS 定位系統(tǒng)現(xiàn)場實驗布置圖Figure 3-8 Experimental scene for SINS positioning system利用采煤機沿著預(yù)鋪設(shè)好的軌道做類似于矩形運動，并且在運動期間隨機進行停車操作。采煤機繞參考運動軌跡行駛兩圈，實驗持續(xù)時間為 120 s。3.5.2 實驗結(jié)果 (Experimental Result)在實驗過程中利用 SINS 測量得到采煤機的三軸加速度和三軸角速度，在經(jīng)過初始值設(shè)定后，代入到基于運動學(xué)約束的 SINS 定位解算模型中，進而得到定位模型的計算結(jié)果。首先根據(jù) 3.2.1 節(jié)關(guān)于采煤機靜止狀態(tài)的判斷模型，利用 SINS 的加速度和角速度信息，通過設(shè)定靜止狀態(tài)的閾值判斷和利用中值濾波算法，計算出采煤機在運動過程中的靜止狀態(tài)時刻。SINS 靜止狀態(tài)判斷結(jié)果如圖 3-9 所示。由圖中可以看出，第一和第二子圖分別是由公式（3-2）和公式（3-3）對 SINS 的加速度和角速度計算得到的 C1和 C2。由于加速度和角速度測量結(jié)果受到量測噪聲的影響，使得其在利用公式（3-4）計算加速度和角速度的聯(lián)合判斷結(jié)果時，會不可避

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2914140