Система автоматического ведения горнопроходческого щита

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЕДЕНИЯ ГОРНОПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА, I содержащая последовательно соединенные оптический задатчик направления (например, лазер), диафрагму, матрицы с фотоэлементами, связанные с блоком измерения координат отрез- . ка, параллельного оси щита, блок измерения пройденного расстояния, связанный через блок определения поправок с блоком отклонения луча, , установленным между задатчиком направления и диафрагмойа исполнительные механизмы домкратов, копир-резца и элеронов, отличающаяс ятем, что, с целью повышения точности и надежности управления, она снабжена блоком вычисления координат ножа и хвоста щита, блоком . выработки управляющего воздействия, блоком управления домкратами, блоком управления копир-резцом, командным блоком, анализ1фующим блоком, блоком контроля крена, блоком управления элеронами, причем выход блока контроля крена соединен с входом блока управления элеронами и с первым входом блока вычисления координат ножа и хвоста щита, выход.которого соединен с входом блока выработки управляющего воздействия, первьш выход которого соединен с первыми входами блоков управления домкратами и копир-резцом, а второй выход подключен к первому аходу анализирующего блока, выход которого соединен с вторьм входом блока управления домкратами, второй выход блока измерения пройденного расстояния подключен к входу командного блока, выход которого соединен с ВТОРЫМ входом анализирующего блока, при этш выход блока измерения ко- , ординат отрезка, параллельного оси щита, подключен к второму входу блока вычисления координат ножа и хвое та , второй выход блока определения поправок соединен с третыр входом блока вычисления координат ножа и хвоста щита, а выходы блоко1 управления домкратами, копир-резцом и элеронами подключены к осот;ветствукмцим исполнительным механиз-мам щита.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

5 °

РЕСПУБЛИК

3(д) E 21 С 35/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTMPblTWI (21) 3565899/22-03 (22) 17. 03. 83 (46) 07.11.84. Бюл. й- 41 (72) В.Т. Загороднюк, Н.А. Глебов, 10.В. Захаров, С.Н. Власов. и В.А. Козелев (7 1) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622 . 232 . 72 (088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 459596, кл. Е 21 С 35/24, 1975 .

2. Патент США Ф 4142763, кл. Е 21 D 9/08, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 825939, кл. Е 21 С 35/24, 1979 (прототип) . (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВЕДЕНИЯ ГОРНОПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА, содержащая последовательно соединенные оптический задатчик направления (например, лазер), диафрагму, матрицы с фотоэлементами, связанные с блоком измерения координат отрез- . ка, параллельного оси щита, блок измерения пройденного расстояния, связанный через блок определения поправок с блоком отклонения луча,, установленным между задатчиком направления и диафрагмой, исполнительные механизмы домкратов, копир-pesца и элеронов, о т л и .ч а ю щ а яс я- тем, что, с целью повышения точности и надежности управления, она снабжена блоком вычисления коор..SU„„1122823 А динат ножа и хвоста щита, блоком выработки управляющего воздействия, блоком управления домкратами, блоком . управления копир-резцом, командным блоком, анализирующим блоком, блоком контроля крена, блоком управления элеронами, причем выход блока контроля крена соединен с входом блока управления элеронами и с первым входом блока вычисления коорди- нат ножа и хвоста щита, выход которого соединен с входом блока выработки управляющего воздействия, первый выход которого соединен с первыми входами блоков управления домкратами и копир-резцом, а второй выход подключен к первому входу анализирующего блока, выход которого соединен с вторьвк входом блока управления домкратами, второй выход блока измерения пройденного расстояния подключен к входу командного блока, выход которого. соединен с вторым входом анализирующего блока, при этом выход блока измерения координат отрезка, параллельного оси щита, подключен к второму входу блока вычисления координат ножа и хвоста щита, второй выход бпока определения поправок соединен с третыр» входом блока вычисления координат ножа и хвоста щита, а выходы блоксп управления домкратами, копир-резцом и элеронами подключены к соответствующим исполнительным механиз-мам щита.

3 11 копир-резцом и элеронами подключенык соответс.вующим исполнительным механизмам щита.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы, на фиг. 2-6— функциональное выполнение блоков, на фиг. 7-9 — графические схемы, иллюстрирующие работу устройства . .Система состоит из оптического задатчика направления — лазера 1, луч которого проходит через блок отклонения луча 2, диафрагму 3 и поступает на матрицы 4 и 5 с фотоэлементами, связанными с блоком 6 измерения координат отрезка, параллельного оси щита, выход которого связан к блоком 7 вычисления координат ножа и хвоста щита, остальные входы которого соединены с выходом блока 8 контроля крена, а выход подключен к блоку 9 выработки управляющего воздействия . Вход блока

10 определения поправок связан с блоком 11 измерения пройденного расстояния, а первый выход — с уст" ройством 2.отклонения луча .

Выход блока 9 выработки управляющего воздействия соединен с блоком 12 управления домкратами, блоком 13 управления копир-резцом, выходы которых подключены к исполнительным механизмам 14 гидродомк ратом и копир-резца 15 щита !6. Исполнительный механизм 17 элеронов подключен к выходу блока 18 управления, вход которого соединен с блоком 8 контроля крена. В состав устройства также входит командный блок 19, вход которого связан с блоком 11 измерения пройденного расстояния, а выход — с вторым входом анализирующего блока 20, первый вход которого соединен с блоком

9 выработки управляющего воздействия, а выход — с блоком 12 управления домкратами.

На фиг ° 2 показано расположение основных блоков системы в тоннеле и на щите.

Лазер 1, устройство 2 отклонения луча и диафрагма 3 устанавливаются в тоннеле, а все остальные .бло ки — на щите. С помощью луча лазера задается направление движения щита .

Слежение за лучом и измерение положения щита в плане и профиле осу- . ществляется следящей измерительной системой, состоящей из матрицы 4 и 5 с фотоэлементами и блока 6 из22823 4 мерения координат отрезка, параллель ного оси щита. Конструкция щита не позволяет установить матрицы 4 и 5 в ножевой и хвостовой точках продольной оси щита, поэтому они

5 смещены параллельно его оси и сдвинуты от крайних точек щита к его середине. Поэтому на выходе блока

6 получаются сигналы, нропорциональ.

1О ные величине смещения отрезка. расположенного параллельно оси щита.

Система работает следующим об.разом.

Измерение угла крена щита осуществляется блоком 8 контроля крена. Вычисление координат ножа и хвоста щита с учетом его крена и пбправок при движении щита на криво линейных участках производится блоком 7. С блока вычисления координат

20 ° сигнал поступает в блок 9 выработки управляющего воздействия, в котором в соответствии с заданным алгоритмом управления по координатам ножа

25 и хвоста щита определяется управляющее воздействие. В блоке 12 управления домкратами в соответствии с величиной управляющего воздейст- . вия определяются номера домкратов, которые необходимо включить для передвижки щита по трассе. Сигналы этого блока включают исполнительные механизмы 14 гидродомкратов.

Одностороннее ущирение выработки, необходимое для введения щита на.

35 проектную ось при больших отклонениях и при работе на криволинейных участках трассы, осуществляется с помощью копир-резца. Точки начала и окончания резания копир-резца

40 определяются блоком 13 управления, сигнал с которого поступает на исполнительный механизм 15. Управление щитом в плоскости крена производится с помощью элеронов, исполнительный механизм которых получает сигнал с блока 18 управления элеронами. В блоке 18 в соответствии с величиной и знаком угла крена вы,числяется величина выдвижения эле50 ронов.

Измерение расстояния, пройденного щитом, осуществляется блоком

11, сигнал которого поступает в командный блок 19 и в блок 10 опре55 деления поправок. При работе на криволинейном участке трассы в функции пройденного расстояния производится отклонение луча в плане

S 1 посредством блока 2, сигнал на который поступает с блока 10 определе1 ния поправок, связанного с блоком

7 вычисления координат ножа и хвоста щита с целью внесения поправки в профиль и в координаты хвоста в плане.

Через каждый метр пройденного щитом расстояния сигналом, поступающим из блока 11 измерения пройденного расстояния, включается командный блок 19, который включает анализирующий блок 20; В анализирующем блоке 20 действительное отклонение щита сравнивается с предельно допустимым. И если отклонение действительных координат от заданных значительно, то из анализирующего блока сигнал поступает на элемент переменного коэффициента блока 12 управления домкратами.

В результате изменяется коэффициент перадачи блока 12, а следовательно, количество и номера включаемых домкратов проходческого щита.

Блок 2 отклонения луча (фиг. 3) состоит из зеркальной призмы 21, связанной через редуктор 22 с электродвигателем 23, соединенным через усилитель 24 с устройством 25 сравнения, на которое поступают анало говые сигналы с блоков 3 и 10. С блока 10 поступает сигнал, пропорциональный требуемому углу поворота луча, а с блока 3 — сигнал, про-. порциональный действительному углу поворота луча. При повороте призмы на требуемый угол сигналы на входе устройства сравнения равны по величине и противоположны по знаку, поэтому на выходе устройства сравнения сигнал равен нулю и привод отключается. Диафрагма 3 (фиг. 3) состоит из основания 26, на котором установлена матрица 27 с отверстием 28 и двумя фотоэлементами 29; связанными через усилители 30 и 31 напряжения с устройством

32 сравнения, которое через усилитель 33 мощнссти подключено к электродвигателю 34. Электродвигатель сое динен через винтовую передачу 35 с матрицей 27и датчиком 36 перемещений который через усилитель 37 соединен с устройством 25 сравнения блока 2.

Структура следящей измерительной системы, состоящей из матриц 4 и 5 с фотоэлементами и блока измерения координат отрезка, параллельного

122823 Ь оси щита, приведена на фиг. 3. Мат-рица с четырьмя фотоэлементами 37, расположенными дрyr от друга на расстоянии равном диаметру луча, соединена через вертикальную винтовую передачу 38 с электродвигателем

39 и подвижной катушкой датчика 40 измерения перемещения.

В горизонтальной плоскости фото10

55 элементы перемещаются посредством винтовой передачи 41 электродвигателем 42, который одновременно перемещает подвижную катушку датчика 43.

Сигналы с фотоэлементов через усилители 44, устройства 45 сравнения и усилители 46 мощности подаются на электродвигатели.

Если имеет место отклонение щита, а следовательно, и следящей измерительной системы, то оказываются засвеченными не все фотоэлементы.

Сигнал рассогласования через электродвигатель и винтовую передачу выводит матрицу с фотоэлементами на луч таким образом, чтобы все фотоэлементы были освещены одинаково.

Пройденный матрицей путь, определяемый отклонением точки щита, в которой закреплено приемное устройство, измеряется датчиками 40 н 43. Аналоговые сигналы Х и У „ с датчиков через усилители 47 и 48 поступают в блок 7. Поскольку луч может свободно проходить через отверстие матрицы, то он используется для измерения аналогичным образом двух координат Х и У второй точки отрезка, параллельного оси щита, с помощью матрицы 5.

Измерение угла крена щита осуществляется блоком 8 контроля крена (фиг. 4), представляющим собой следящую измерительную систему. В качестве чувствительного элемента в блоке используется электролитический датчик 49, который с резисторами 50 и 51 образует мост. Датчик

49 устанавливается в горизонтальное положение с помощью винта 52, при этом мост сбалансирован и разность потенциалов в диагонали моста равна нулю.

При крене щита нарушается равновесие моста и сигнал поступает через усилитель 53 на управляющую обмотку электродвигателя 54, которьщ через редуктор 55 перемещает датчик в горизонтальное положение .. Как только датчик займет горизонталь1122823 ное положение, двигатель остановится .

Величина поворота, зала редуктора, пропорциональная углу крена, преобразуется в электрический сигнал индуктивным датчиком 56. Таким обра.зом, на выходе блока 8 получается аналоговый электрический сигнал, пропорциональный углу крена Ц)

Следящая система в блоке контроля крена использована с целью увеличения линейной части характеристики датчика. С блока контроля крена сигнал поступает в блок 7 с целью введения поправок в координаты щита и в блок 18 управления элеро,нами.

Блок 18 (фиг. 4) состоит из усилителя 57, дифференцирующего элемента 58 и сумматора 59. Величина выдвижения элеронов, таким образом, пропорциональна углу крена щита и его производной.

Блок 7, структура которого приведена на фиг. 4, вычисляет координаты ножа ХН и хвоста Х >< Ук8 щита по известным формулам.

Хн=Кл Хон g Xîêb к, КкЬ Кз ХохЬ К41 он р н=К. он <а охЬ хЬ "3 охЬ <4 Уоч

Где К1 К2 К3 и К постоянные коэффициенты, павные

К --1Ф вЂ”; I(= К 1+ К где 1 — расстояние между ножевой матрицей и ножевой точкой щита, — расстояние между ножевой и хвостовой матрицами," — расстояние между хвостовой матрицей и хвостовой точкой щита.

Координаты точки установки на щите ножевой матрицы Х „ в горизон" тальной плоскости и Уо„ в вертикальной плоскости равны

"он="он - ахк, он - он и +4 í

Н1 .где Х, У „ — координаты, измеренные ножевой матрицей, Ь Х„, о У1, — поправки на крен щита в горизонтальной

Ь Х, ЬУ и вертикальной плоскостях соответственно ь у„. — поправка при проходке тоннелей криволинейных и вертикальной плоскости.

Координаты точки установки на

1 щите хвостовой матрицы Х „ — в горизонтальной плоскости э Уохв в вертикальной плоскости равны

Xoxb=Xoxb

О

УОХЬ =YoÄb Ф4У» ЬЧЬ, 15 где Х, ox8 — координаты измереноха ные хвостовой матрицей;

ЬХ„8 — поправка при проходке тоннелей кри" волинейных в горизонтальной ппоскости;

20 hYxe — поправка при проход . ке тоннелей криволинейных в вертикальной плоскости.

Величина поправок А Х и ЬУ»

25 определяется по формулам

1 дХ = р-sining в горизонталь. ной плоскости

ЬУ„= Р- (1-cos (f ) " в вертикальной плоскос30 ти, где » — расстояние от оси щита до места установки матриц (фиг. 7).

Для получения поправок ь Х„ и

35 Ь у» используются Функциональные преобразователи 60 и 61, а постоянная величина р поступает из задатчика 62.

Одновременно в блок 7 (фиг. 4)

40 поступают сигналы пропорциональные кооРдинатам Хокв H 4 Хо,в х котоРые откладываются в сумматоре 63 и далее подаются на входы операционных усилителей 64 и 65, где производит45 ся умножение вход .постоянные коэффициенты.

С выхода усилителя 64 сигнал поступает на вход сумматора 66, на второй вход которого, через. операционный усилитель 76 с сумматора 68 подается сигнал, пропорциональный сумме координат Х „ и 4Х . На выходе блока 66 получаем сигнал, пропорциональный координате Х„. С выхода усилителя 65 поступает сигнал ,на вход сумматора 69, на второй вход которого через операционный усилитель 70 поступает сигнал, про:порциональный сумме координат Х и

1122823 е; gc; —" — е

6Е Ь Ь (;

Sing; =

0;

Для углов 3 < 3 при прохождении можно записать что имеет место переходной кривой.

9

g Х . На выходе блока 69 получаем сйгнал, пропорциональный Х„< . Аналогично получаем координаты 1 и

У . Для получения координаты У д используются сумматоры 71 и 75, операционные усилители 72 и 73, сумматор 74. Для получения координаты Ун используются сумматоры 71. и 75, операционные усилители. 76 и

77, сумматор 78.

Блок 11 измерения пройденного расстояния, структура которого приведена на фиг. 5, снабжен индуктивным датчиком 79, подвижная катушка

80 которого связана с штоком механизма 81 перемещения с приводом 82 посредством электромагнитного механизма 83 расцепления, управляемого сигналом датчика 84 начала движения и соединяющего жестко подвижную катушку 80 с механизмом ее перемещения только на время движения щита, что исключает накопление ошибки за счет холостого хода штока механизма 81 перемещения и деформации крена тоннеля. Кроме того, блок 11 включает выпрямитель 85 и реле 86, соединенное через счетчик

87 с сумматором 88 пройденного расстояния, В качестве-механизма 81 перемещения можно использовать винтовой или гидравлический домкрат с ходом штока более 1 м, так как для установки одного кольца крени тоннеля щит должет переместиться на 1 м. Головка штока механизма перемещения упирается в торцовую часть обделки тоннеля. Сигнал индуктивного датчика

79, пропорциональный величине перемещения щита, поступает на выпрямитель 85 и реле 86, которое включается при перемещении щита на 1 м.

Счетчик 87 отсчитывает в метрах рас» стояние, пройденное щитом, которое в сумматоре 88 складывается с расстоянием в миллиметрах (сантиметрах), поступающим с датчика через выпрямитель 85. Таким образом, в процессе цикг.ической передвижки щита с требуемой точностью определяется пройденное им расстояние.

Сигнал с сумматора 88 блока 11 поступает на вход блока 10 определения поправок.

Блок 10 имеет три режима работы: проходка переходной кривой, проходка круговой кривой, проходка вертикальной кривой.

Выбор режима осуществляется переключателем 103 и выключателем

104. Если идет режим проходки на переходной кривой, переключатель .103 устанавливается в положение 1, проходка круговой кривой — в положение Il, проходка вертикальной кривой — замыкается выключатель 104

При проходке переходной кривой

10 осуществляется поворот луча и введение поправки в координаты хвостовой точки. По известным формулам, используемым при производстве маркшейдерских работ, угол поворота лу15 ча определятся следующим образом Я

25 у л где ; — расстояние от начала кривой до.ножевой матрицы— поступает из блока 1;

С вЂ” параметр переходной кривой;

q — смещение оси тоннеля от оси пути;

L — длина переходной кривой.

Поправка 6 X„> в координату., измеренную хвостовой матрицей 4 (фиг. 2), определяется (фиг. 8) по формуле Ь ах„ =(tqp- — - — =

40 -С 1

-К - п р- "" - при углах 8с 3 tg P = /3, тогда

45 ьх„=(К„-е„„}(р- " " - Ф1:

6С 1 | где Вн„ вЂ” расстояние между точками установки ножевой и хвостовой матриц.

Структура блока 10 приведена на фиг. 5. Вычисление угла поворота на переходной кривой осуществляется квадратором 89, положительным элементом 90 и сумматором 91. Квадратор 89 возводит М, в квадрат, элемент 90 умножает 3; на 6г, параметр

С поступает из задатчика 92 через .выход 93, а из задатчика 94 постуf 122823

l2 пает посто нный параметр 3 . На вы4 ходе сумматора 91 получается сигнал, пропорциональный требуемому углу поворота Р который через усилитель 95 поступает на вход блока 2 отклонения луча. Одновременно этот сигнал через усилитель 96 подается на вход сумматора 97, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 94, а на третий вход— сигнал, пропорциональный величине (е; -е,„) с множительного элемен та 98, один из входов которого связан с задатчиком 92, а второй — с квадратором 99. На квадратор 99 сигнал поступает из сумматора 100, в котором определяется разность (:8; †:С„«). Величина fz> поступает иэ задатчика 101. Умножение на величину (fq — fI,„) осуществляется элементом 102 умножения, сигнал с которого поступает на вход .блока 7.

При проходке горизонтальной круговой кривой тоже осуществляется поворот луча и введение поправки в координату хвоста. На круговой кривой угол является линейной функцией пройденного расстояния Е;., т.е. ос = К Р; . В положений II переключателя 103 сигнал, пропорциональный Й, поступает с выхода блока 11 (фиг. 5) на вход усилителя

105, находящегося в блоке 10, откуда подается на вход блока 2 отклонения луча.

Одновременно вводится поправка

g Х« в координату, измеренную хвостовой матрицей 4 (фиг. 2), которая определяется по известной формуле ((Ьиг. 8)

»aS — „„, (» <»»l, где R — радиус кривой.

Элемент 106 блока 10 (фиг. 5) умножает пройденное расстояние ;, поступающее иэ блока 11, на расстоя. ние между точками установки ножевой и хвостовой матриц 6„,, поступающее с выхода задатчика 101. В квадраторе 107 определяется 3„„ и далее

2 сигнал поступает на вход сумматора

108, на второй вход которого подается сигнал с элемента 106 умножения.

С сумматора 108 сигнал поступает на элемент 109 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, про порцнональный R, с задатчика 110.

С выхода элемента 109 поправка Х„, поступает в блок 7.

В вертикальной плоскости поворот луча не производится, так как радиусы кривых более 3000 м, потому достаточно только введения поправок в измерения координат. При этом направление движения щита задается

I0 лучом лазера по хорде.

Поправка h YI, определяется по известной формуле (фиг. 9) Я

8R 2R. М где S — длина хорды, R — радиус кривой;

Е;„ — расстояние от начала кривой до ножевой матрицы.

При движении щита по вертикальной кривой замыкается ключ 104 и сигнал, пропарциональный ;, с вы,хода блока 11 поступает на квадратор 111 (фиг. 5), на выходе которо- .

ro получаем — 6;ц, поступающее на вход сумматора 113, на второй вход которого с элемента 112 умножения поступает сигнал, пропорциональный произведению S М, „ . Сигнал, пропорциональный Я, поступает на вход

30 элемента 112 умножения с эадатчика 114. С выхода сумматора 113 сигнал поступает на вход элемента 115 умножения, на второй вход которого подается сигнал с задатчика 116 ра35 диуса R. С выхода элемента 115 поправка Ь Ун поступает в блок 7.

Поправка 4 У« определяется аналогично по выражению (фиг. 8)

40 а(ь (8(С „1(С и «) )

Сигнал, пропорциональный расстоя б нию между ножевой и хвостовой матриО цами, с задатчика 101 (фиг. 5) поступает на сумматор 117, на выходе которого получаем разность (1;„ -Г„„), которая через квадратор 118 йоступает на вход сумматора 110, на второй вход которого поступает S .(Р, — С„„ ) с элемента 158 умноже-50 ния. С сумматора 119 разность двух сигналов поступает на элемент 120 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный радиусу кривой R, с задатчика 116.

С выхода элемента 120 сигнал

« пропорциональный поправке Ь У«, поступает на вход блока 7.

13 11

С выхода блока. 7 аналоговые сигналы, пропорциональные координатам ножа Хн, УН и хвоста Х 8, Ухв, поступают на вход блока.9 выработки управляющего воздействия (фиг. 5).

Для управления щитом необходимо выработать управляющие воздействия в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С этой целью определяются обобщенные координаты в соответствующих плоскостях.

Обобщенная координата в горизонтальной плоскости равна

yog ="н+(Хн-"х ) = " н где (Х вЂ” Х„в) — угол разворота щита в горизонтальной плоскости.

Обобщенная координата в вертикальной плоскости равна

У,>8 = н (!ц - х 1= 2 и - хЬ, где (ӄ— Ухе ) — угол разворота щита в вертикальной плоскости, Введем коэффициенты пропорциональности К, получим алгоритмы управле- ния

U = К (2Х вЂ” Х ) — в горизонГР 5 Н х8 тальнОЙ

ПЛОСКОСТИ

К6(2УН Yxe - »ePTH кальной плоскости, В блоке 9 сигналы, пропорциональные координатам Х и Ун, усиливают ся усилителями 1.2 1 и 122 соответственно и поступают на сумматоры 123 и 124, где складываются с сигнала-. ми, пропорциональными координатам

Х и Уха . На выходе сумматоров получаем сигналы, пропорциональные обобщенным координатам, которые подаются на вход блока 20 и на усилители 125 и 126, с которых ана-. логовые сигналы поступают на входы блоков 12 и 13.

В блоке 12 управления домкратами производится выработка управляющего воздействия на домкраты щита, которые необходимо включить для

его передвижки и управления в его горизонтальной и вертикальной плоскостях

Управление направленным движением щита достигается смещением разнодействующей усилий щитовых домкратов относительно горизонтальной и вертикальной осей щита в его попе22823!

10

20

5D

55 речном сечении. Для смещения равнодействующей усилий щитовых домкратов отключают несимметрично часть домкратов.

При отклонении щита от заданного направления в горизонтальной плоскости отключается часть домкратов справа или слева от вертикальной оси У (фиг. 7), начиная с наиболее удаленного, по алгоритму до„р

О,, = К,(О„. О„,1 —, При отклонении щита от заданного направления в вертикальной плоскости отключается часть домкратов вьппе или ниже горизонтальной оси Х (фиг. 7), начиная с наиболее удаленного, по алгоритму дОвр кц(Овр Оap>

Блок 12 состоит из двух параллельных каналов, состоящих из дифференцирующих элементов 127 и 128, формирователей 129 и 130 модулей, связанных с элементами 131 и 132 ум-. ножения соответственно, которые соединены с сумматорами 133 и 134 соответственно, связанными с элементами 135 и 136 переменного коэффициента. В качестве элемента с управляемым коэффициентом передачи используются, например, нелинейные полупроводниковые сопротивления с двумя парами электродов. Проводимость между двумя электродами нелинейных полупроводниковых сопротивлений изменяется в зависимости от величины управляющего сигнала, приложенного к другой паре электродов от блока 20.

В блоке 12 происходит дифференцирование сигналов дифференцирующими элементами 127 и 128, определение его модуля формирователями 129 и 130, перемножение модулей и производных элементами 131 и 132 умножения и сложение с основным сигналом сумматорами 133 и 134. Затем— сигналы поступают через элементы переменного коэффициента на исполнительные механизмы (например, электрогидрозолотники) гидродомкратов

137 — в вертикальной плоскости и

138 — в горизонтальной плоскости, находящиеся в блоке 14 (фиг. 5).

Блок 13 управления копир-резцом, структура которого приведена на фиг. 5, в зависимости от положения

l5 1 щита выдает сигнал на включение копнр-резца справа или слева от вертикальной оси У (фиг. 7) либо выше или ниже оси Х. Блок 13 состоит нз формирователей 139 и 140 знаков, индикатора 141 наибольшего напряжения, в качестве которого использует. ся, например, двухобмоточное поляризованное реле. При равенстве сигналов контакты 142 реле находятся в нейтральном положении. Если один иэ сигналов U>> U q, стает больше, контакт 142 реле 14 1 перейдет в одно из крайних положений и подключит наибольший сигнал-к обмотке поляризованного реле 143, которое в зависимости от знака входного сигнала включит в блоке 15 исполнительный механизм копир-резца.

Командный блок 19 состоит иэ двух реле 144 и 145 (фиг. 6), причем реле 145 имеет выдержку времени при включении. При срабатывании реле 86 блока 11 (фиг. 5) включается реле 144, которое включает в работу анализирующий блок 20 (фиг. 6).

Затем реле 144 через заданное время выключается посредством реле 145, Таким образом, командный блок через каждый метр пути пройденного щитом выдает команду на анализ положения щита.

Анализ отклонения. обобщенных. координат от предельнодопустимых осуществляет анализирующий блок 20, структура которого приведена на фиг. 6. Блок 20 состоит as задающих элементов 146 и !47, формирователей

122823 !6

148 н 149 модулей, которые через ключи 150-152 и 153 соединяются с элементами 154 и 155 сравнения, выходы которых подключены к исполнительным элементам 156 и !57, соответственно. В качестве исполнительных элементов могут служить, например, интеграторы с компенсацией влияния утечки емкости, при этом в

1О них используются полистироловые конденсаторы, которые могут сохранять напряжение заряда с высокой точностью довольно длительное время (до 24 ч).

Через каждый метр пройденного пути по сигналу с командного блока на заданное время посредством ключей 150-153 элементы 154 и 155 сравнения подключаются к задающим эле2О ментам 146 и 147 и формирователям

148 и 149 модулей. С элементов сравнения разность аналоговых сигналов, пропорциональная отклонению обобщенных координат от предельнодопусти25 мых, поступает на исполнительные элементы 156 и 157 и далее на управляющие входы элементов переменного коэффициента блока 12.

Применение предлагаемой системы позволит автоматизировать процесс ведения горнопроходческого щита, повысить точность и надежность управления, что снизит непроизводительНМе затраты пОВысит производитель ность труда, улучшит условия и безопасность работы Обслуливающего персонала.

1122823

1122823

1122823

1!22823

1 )22823

Фиг.б

Фиг. 7

ll22823

Составитель М. Аксенов редактор А. Шандор Техред Т.Фанта Корректор .А. Зимокосов

Заказ 8980 Тираж 564 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4