Способ управления движением горно-проходческого щита

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ГОРНОЧТРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА, заключающийся в измерении отклонений ножевой и хвостовой точек оси щита от проектного направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определении управляющих сигналов в плане и про- . филе как суммы величин, пропорциональных измеренным отклонениям в формировании совокупности гвдродомкратов перемещения горно-проходческого щита, отл1|чающийся тем, что, с целью повьппения точности управления, определяют угол между продольной осью щита и проектньм направлением в плане и в профиле, при определении управляющего сигнала, учитывают величину, пропорциональную этому углу, измеряют давления в гидросистеме щита и угол крена щита и на (Л . основании полученных данных оптимизируют совокупность гидродомкратов для перемещения горно-проходческого щита.

. СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) 0 >) a(si) Е 21 С 3 24

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PanAM ИЗОБ ЕТЕКИЙ V ОТКР.1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3634607/22-03 (22) 11,08.83 (46) 30.05.85. Бюл. В 20 (72) В.Т. Загороднюк, Н.А. Глебов и А.Н. Вершинин (71 ) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622.232,72(088.8) (56) 1. Клорикьян В.Х. Ходов В,A.

Горно-промышленные щиты и комплексы. И., "Недра", с. 144-150.

2. Загороднюк В.Т. Пелих Л.С.

Логическая схема системы автоматической стабилизации проходческого щита, Сб. Автоматизация гррных ма-, шин, Новочеркасск, 1971, т. 236, с, 29 (прототип). (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

ГОРНО-ПРОХОДЧЕСКОГО ЩИТА, заключающийся в измерении отклонений ножевой и хвостовой точек оси щита от проектного направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определении управляющих сигналов в плане и профиле как суммы величин, пропорциональных измеренным отклонениям в формировании совокупности гидродомкратов для перемещения горно-проходческого щита, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, определяют угол между продольной осью щита и проектным направлением в плане и в профиле, при определении управляющего сигнала, учнтывают величину, пропорциональную этому углу, измеряют давления в гидросистеме щита и угол крена щита и на . основании полученных данных оптимизируют совокупность гидродомкратов для перемещения горно-проходческого щита.

1 115875

Изобретение относится к горной .промышленности, в частности к управлению направленным движением горно.проходческих комплексов.

Известен способ управления направ 5 ленным движением проходческого щита, заключающийся в измерении отклонений ножевой и хвостовой точек продольной оси щита от заданного направления в плане и профиле, определе-1О нии маркшейдером необходимой для про« двига совокупности номеров гидродомкратов, создающих момент управления, составляющие которого в вертикаль ной и горизонтальной плоскостях f5 пропорциональны соответствующим отклонениям продольной оси щита, перемещении щита с помощью гидродомкратов перемещения и уменьшения тем самым отклонения продольной оси щи- 20 та от проекта (I), Недостатком этого способа является низкое качество управления, т„е. совокупность номеров гидродомкратов, включаемых при управлении щитом, on- 25 ределяется маркшейдером на основании накопленного опыта без применения какого-либо алгоритма, что предполагает наличие субъективной ошибки ведения щита. Кроме того, при определе-gp нии совокупности номеров гидродомкратов перемещения не учитывается величина угла поворота щита вокруг его продольной оси.. При равенстве нулю отклонений продольной оси щита для его перемещения включаются все гидродомкраты, что ведет к снижению .скорости продвижения щита н перегрузке его маслостанций.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ управления движением горно-проходческого щита, заключающийся в измерении отклонений ножевой и хвостовой точек 15 оси щита от проектного направления

s горизонтальной и вертикальной плос-. костях, определении .управляющих сигналов в плане и профиля как суммы. величин, пропорциональных измеренным о отклонениям в формировании совокупности гидродомкратов для перемеще-. ния горно-проходческого щита (2) .

Однако указанный способ не обеспечивает требуемой точности управления так как управляющие сигналы в плане и профиле вырабатываются на основании отклонений только одной

5 2 точки (ножевой или хвостовой) относительно проектного направления, что приводит к искажению формы выработки, Гидродомкраты результирующей совокупности номеров гидродомкратов создают момент, составляющие которого в вертикальной и горизонтальной плоскостях не равны моментам, создаваемым гицродомкратами первой и второй совокупности соответственно, так как гидродомкраты первой совокупности помимо того, что реализуют требуемый мо.— мент в плане, создают еще и момент в профиле, аналогично, гидродомкраты второй совокупности создают не только требуемый момент в профиле, но и момент в плане, Следовательно, составляющие момента, создаваемого гидродомкратами результирующей совокупности, не пропорциональны соответствующим управляющим сигналам в плане и профиле. Первая и вторая совокупности формируются с помощью многоуровневой логической схемы, в которой ойределенному уровню управ— ляющего сигнала соответствует определенная совокупность номеров гидродомкратов. Причем номера гидродомкрата, образующие первую и вторую совокупности, определяют априор но, что не исключает возможности субьективной -ошибки. При шормировании результирующей совокупности номелов гидродомкратов не учитывается угол поворота щита относительно его продольной оси.

Кроме того, при отсутствии отклонения продбльной оси щита от. проектного направления в результирующую совокупность входят все гидродомкраты перемещения щита, что приводит . к снижению скорости передвижения щита и неоправданной загрузке его маслостанций.

Цель изобретения - повышение точности управления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления движением горно"проходческого щита, заключающемуся в измерении отклойе» ний ножевой и хвостовой точек оси щита от проектного направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определении управляющих, сигналов в плане и профиле как суммы величин, пропорциональных измеренным отклонениям в формировании совокупности гидродомкратон для перемещения гарно-. проходческого щита, определяют угол з 11587 между продольной оси щита и проектным направлением в плане и в профиле, при определении управляющего сигнала учитывают величину, пропорциональную этому углу, измеряют давления в гидросистеме щита и угол крена щита и на основании полученных данных оптимизируют совокупность гидродомкратов для перемещения горно-проходческого щита. 10

На фиг. 1 схематически представлено положение горно-проходческого щита в пространстве; на фнг. 2— устройство, реализующее данный способ, блок -схема. * l5

Горно-проходческий щит 1 оснащен фотодатчиками 2-5. Выходы фотодатчиков 2 и 3 связаны с выходами блока определения угла поворота продольной оси щита 6, а выходы фотодатчи- 20 кав 4 и 5 подключены ка входам блока- определения угла наклона продольной оси щита 7. Выходы блоков определения угла поворота 6 и угла наклона 7 продольной оси щита свя- 25 эаны с первыми входами блоков формирования сигналов управления 8 и 9 соответственно, вторые входы которых соединены с выходами фотодатчиков 2 и 5. Выходы формирования сигна- 30 лов блоков управления 8 и 9 подсоединены к первому и второму входам блока выбора гидродомкратов 10, третий и четвертый входы которого связа-. ны с выходами датчиков давления 11 и датчика. угла крена 12, Выход бла35 ка выбора гидродомкратов 10 связан с входом исполнительного блока 13, выход которого соединен с входами гидродомкратов перемещения 14.

Отклонения ножевой и хвостовой точек продольной оси щита 1 в плане

Хя, Хх и профиле ZA Zx èçèåðÿþòñÿ фотодатчиками 2-5 соответственна.

В блоках определения угла поворота и наклона продольной оси щита 6 и 7 происходит определение углов между продольной осью щита и проектным направлением в горизонтальной М и вертикальной Р плоскостях соответст50 венно, согласно выражениям

Х -Х к Ен-Ех ь Р Е > где L — - длина щита, Формирование управляющих сигналов в плане U и Ug профиле осу1цествляется блоками 8 и 9 соответственно па следующему закону

Võ К4хн+K2.ìъ Vå КзZн К4Р> де К4 х К1 4 постоянные ко эффициенты.

Для определения совокупности номеров гидродомкратов перемещения блоков 10 используют сигналы с выходов блоков формирования сигналов управления 8 и 9, а также с выходов датчика давления 11 Й датчика угла крена

12, Формирование искомой совокупности номеров гидродомкратов производят согласно алгоритму, который поясняется фиг. 1. Движение щита осуществляется посредством гидродомкратов перемещения,. расположенных по перимет ру его задней торцовой плоскости;

Система сил Р (i=1 2...М) действия гидродомкратов перемещения и внешних сил приводится к равнодействующей R, приложенной в .{.)0 . Под действием момента М равнодействующей происходит исправление положения щита в пространстве относительно заданного направления ОХ.

Проекция момента M на неподвижные аси OZ и ОХ пропорциональна сигналам управления соответственно в плане (пласкость XOY) и профиле (плоскость Y0Z)

М = 1а, V„, М„= РкИ (3) где !, р„ — коэффициент пропорциональности;

N1, M>. - проекция момента М на оси OZ и ОХ, С другой стороны, проекция момента можно выразить через проекции равнодействующей Н

М => R, Мх=Ъ R (4) сравним правйе части (3) и (4) получим .Ь= b — ь (5) к . R t R

Модуль равнодействующей R определяют, измеряя давление P в гидросистеме щита

В=пА„Р, где А — площадь поршня гидродомкрата перемещения.

Минимально необходимое для про-: двига щита число гидрсдомкратав п7 определяют, исходя из номинальной величины давления Р" в гидросистеме щита, которую выбирают согласно технологии ега работы и Р п =-ргде и - количество гидрадамкратов включенных на предыдущем продв иге;

В

P - давление в гидросистеме на предыдущем продвиге.

Так как п1 может быть только целым, то округление результата произ» водится 8 большую сторону.

Величины проекций Ъ „ и Ь» радиуса-вектора д(° ) 0 приложения равнодействующей .зависят ot распо- ложения домкратов, включенных при перемещении и»

b„=r g sin g1., Ь =г, "cos g>, )э f 4=1 (n =1,2,, N)p где r - радиус-вектор точки приложения усилия i oro гидродомкрата;

- номер гидродомкрата перемещения; п1 - количество гидродомкратов„ входящих в совокупность;

Д - угол между радиусом-вектором V< и осью 0Е;

N - общее количество гидродом кратов, установленных иа щите.

Если в процессе движения щит повернулся вокруг своей продольной оси

-на угол Я, то для определения необходимой совокупности номеров домкратов используются значения Ъ„, b рассчитанные по соотношениям:

nI . Ь„=r(cos8 Я sinji sin8 Z cosj1 )

l>1 (6)

bz =r (cos8 X cos ji - 3 пе Е sin j1 )

I 1 l4 4f б

Так как величина г,„ ) однозначно определены для каждого иэ типов щитов, то можем вычислить b b для различных совокупностей номеров гид3 родомкратов.

Проекции Ъ1 и bz (5) сравнивают с Ь „ и . ф, расчитанными по (6) для различных совокупностей гидродомкратов согласно соотношению

1Ь„-Ь 1+ 1Ь -Ь = min

Получают совокупность номеров гидродомкратов перемещения, которые создают момент, пропорциональный величине сигнала управления в плане и в профиле соответственно.

Таким образом, по известной величине сигналов управления Ug U оп- ределяют совокупность номеров гидродомкратов, которые необходимо включить при перемещении щита для уменьшения отклонения его продольной оси

00 от заданного направления. Цифровой код, соответствующий найденной совокупности номеров гидродомкратов, поступает на вход исполнительнаго устройства 13, сигнал с выхода которого включают гндродомкраты перемещения щита 14.

В результате непрерывного автома30 тического управления движением щита по описанному алгоритму значительно уменьшается среднеквадратичная по. грешность ведения щита вдоль проект ного направления. Следствием этого является повышение точности управления.

I158755

Фиг. Я

BBHHGH Заказ 3547/35 Т аж 482 - По сн м

Фааиал HHG "Патеат, г.Ужгород, ул.йроекжм, 4