• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
液压支护机器人群组移架一致性分布式协同控制
  • 83
  • 作者

    孙铭泽王永强常亚军朱德昇李石岩杨克虎

  • 单位

    中国矿业大学(北京)人工智能学院郑州煤矿机械集团股份有限公司

  • 摘要
    液压支架作为采煤工作面推进和支护的主要装备,其推移的一致性直接影响采煤工作面的平直度,进而影响作业安全和开采效率,目前液压支架系统主要采用集中控制方式,一旦中心控制器出现故障,将严重影响系统的正常运行。本文将液压支架视为具备自主感知能力、决策能力和控制能力的智能个体,提出了去中心化的液压支架群组一致性的分布式协同移架控制方法。首先,结合支架机械结构,分析建立液压支架单体移架机构的数学模型,设计了一种基于状态信息的自适应通信拓扑构建方法;其次,根据提出的通信拓扑结构,制定了一致性控制协议,并设计了分布式扩张状态观测器以及扰动反馈回路,用以实现对未知扰动的估计并在输出主动抵消干扰,从而提高一致性控制算法的鲁棒性;随后通过Amesim-Simulink联合仿真验证了一致性控制算法的可行性,通过与PID对比,分析了算法控制精度以及对未知扰动的主动抗扰能力,并对间隔交错移架和成组顺序移架两种常用移架方式下的可行性和稳定性进行了仿真验证。结果表明,论文提出的分布式协同控制方法能实现各种复杂干扰下的液压支架群组自动移架和自主调直功能,相较于工程常用的PID集中控制方法,具有可靠性高、推移一致性好、主动抗扰能力强、拓展性好等优点,能够自主调节控制策略以适配多种移架方式,提高移架效率和安全性。
  • 关键词

    液压支架煤矿智能化一致性控制自抗扰控制分布式观测器

  • 文章目录
    0引言
    1液压支架单体数学模型
    1.1问题概况
    1.2液压支架单体控制模型
    2支架组群通信拓扑与协同控制
    2.1图论基础
    2.2支架组群自适应通信拓扑结构
    2.3支架组移架一致性协议
    2.4分布式观测器设计
    2.5支架组协同一致性控制率
    3控制算法仿真
    3.1仿真参数设置
    3.2 Matlab仿真结果
    3.3系统Amesim-Simulink模型搭建
    3.4联合仿真结果与分析
    4分布式协同控制算法性能分析
    4.1控制一致性分析
    4.2主动抗扰性能分析
    4.3分布式能力分析
    5结论与展望
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