摘要
煤炭目前是我国最重要的能源之一，煤矿生产的安全和效率备受重视。综采工作面是煤炭开采第一生产现场，工作面智能化水平直接关系到煤矿安全生产和开采效率。工作面智能化可以实现井下无人化或少人化，避免人员安全事故。工作面智能化目的之一就是要实现“三机”即刮板输送机、液压支架和采煤机的自动的协同作业。而确保工作面的直线度，可以减小采煤机受到的截割阻力，降低刮板输送机推移时所受到的阻力，从而保证工作面的安全与高效，避免安全隐患。因此，保证工作面的直线度是实现智能化开采的基础，对煤矿开采的高效与安全有着重要意义。 本文以液压支架推移缸作为调控对象，研究了综采工作面直线度误差的来源，构建了补偿直线度误差的模型，提出了直线度的控制方法，分析了调直方法的影响。主要内容包括： 首先，分析了影响综采工作面直线度的因素。从综采工作面直线度检测过程和方法入手，分析了以捷联惯导系统解算刮板输送机位姿的方法，和液压支架架间传感器分析偏差的调直方式。从检测环节到控制环节，针对存在的系统误差和定位误差、液压缸滞后响应导致的误差、液压支架与中部槽之间的销耳间隙误差、联动效应对中部槽产生的误差等进行分析。选择了最小二乘法作为直线度误差评定方法。 其次，构建了工作面补偿直线度误差的模型，并提出了液压支架的直线度推移控制方法。对液压支架与中部槽之间的销耳间系和刮板输送机中部槽之间的联动效应进行分析，构建了销耳间隙与联动效应的补偿模型。针对综采工作面控制存在的误差，构建了模糊自适应PID控制器以控制液压支架推移缸，并进行了仿真验证。结果表明该控制方法在仿真分析中可以精准控制直线度。 最后，针对以液压支架为基准的煤矿综采工作面自动调直存在的误差累积问题，对液压支架调直流程和控制方法进行了研究。通过分析液压支架的调直流程，构建出了每一个液压支架推移公式，并推导出直线度误差和邻架误差的数学模型；分别利用理论研究和数值仿真，对调直方法原理和效果进行了验证；对比了不同推移误差下误差补偿的调直方法的调直效果，同时分析了不同误差补偿系数N对直线度误差和邻架误差的影响。结果表明合适的补偿系数N可降低直线度误差。
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