Способ автоматического управления в профиле пласта угледобывающими струговыми комплексами и агрегатами фронтального действия

 

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЮЛИН (19) (И) .(д1) 4 Е 21 С 35/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

) к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ в,,„,,",.," " К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йп „„, ": (21) 3805527/22-03 (22) 23.10.84 (46) 30.03,86. Бюл. У 12 (71) Ордена Октябрьской Революции и . ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им,А.А. Скочинского (72) В,М. Славинский, М,Э.Оксенгендлер, Б.Д. Либерман, 3.А. Черняк и А.А. Цветков (53) 622.232(088.8} (56) Струговвя выемка угля./Под обвей ред.проф,А,Д. Игнатьева. М.: Недра, 1978, с.240.

Авторское свидетельство СССР

1(у 306620, кл. Е 21 С 35/24, 1969.

Рудановский А,А., Смиттен М.К, Исследование статистических характеристик микрорельефа угольных пластов.

М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1968, 30 с. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УП-.

РАВЛЕНИЯ В ПРОФИЛЕ ПЛАСТА УГЛЕДОБЫВфОЩИИИ СТРУГОВЫМИ КОМПЛЕКСАМИ И

АГРЕГАТАМИ ФРОНТАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ включающий измерение на каждом цикле управления толщины угольной пачки под основаниями ведущих секций крепи, сравнение результатов измерений с пороговыми уставками, формирование по результатам сравнения управляющих сигналов для перемещения исполнительных гидродомкратов веду- щих и ведомых секций крепи, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения .надежности управления за счет ограничения величин углов изгиба секций одна относительно другой, задают в плоскости профиля пласта прямоугольную систему координат, начало которой совмещают с первой ведущей секцией крепи, а за ось абсцисс с единицей масштаба, равной ширине секции, принимают линию соединения крайних ведущих секций крепи, определяют абсциссы всех секций крепи, измеряют и фиксируют ординаты оснований ведущих- секций крепи, задают исходную траекторию укладки секций крепи в виде функции, соответствующей конструктивным особенностям агрегата, из которой определяют исходные ординаты оснований ведомых секций крепи, суммируют ординату основания каждой ведущей секции крепи с установленной вепичиной перемещения исполнительного гидродомкрата, соответствующей значению управляющего сигнала этой секции, по полученным новым ординатам устанавливают конечную траекторию укладки секций крепи, определяют и фиксируют значения углов изгиба секций крепи одна относительно другой, сравнивают полученные значения Ы; со значением допустимого угла изгиба ) 4оп ° если <е 0 + одоп управляющие сигналы и перемещают. гидродомкраты ведущих и ведомых секций на величины, равные разности конечных и исходных ординат соответствующих секций. а если О ъ Ф доп то определяют номера ближайших слева и справа ведущих секций крепи, определяют и фиксируют среднее значение

$ полученных новых ординат и производят коррекцию новых ординат для ближайших слева и справа ведущих секций, если новые ординаты для левой или правой секций меньше среднего значения Я п, то их увеличивают на

1 ом величину, ревную и

S — †- " - соответственно

К где 8.;„и як — значение новых ординат для ближайших слева и справа ведущих секций;

К вЂ” число ведомых секций между соседними ведущими секциями, если новые ординаты для левой или правой секций больше среднего значения SE,, то их уменьшают на эти же

221344 величины, вновь определяют значения

1 углов изгиба секций крепи, сравнивают их со значением допустимого угла из.гиба, повторяют укаэанные операции до тех пор, пока все углы изгиба секций не станут меньшими или равными допустимому значению, по скорректированным новым ординатам задают новую конечную траекторию укладки секции крепи и выдают управляющие сигналы для перемещения гидродомкратов ведущих и ведомых секций на величины, равные разности новых конечных и исходных ординат соответствующих секций, Изобретение отноеится к горной промышленности, а именно к способам автоматического управления в профиле пласта угледобывающими струговыми комплексами и агрегатами фронтально- 5 го действия, Целью изобретения является повышение надежности процесса автоматического управления в профиле пласта за счет обеспечения безаварийных 10 условий работы комплекса путем ограничения углов изгиба между соседними секциями крепи.

Фиксируют траектории по длине лавы многочленом Лагранжа (Н-1)-й сте-: 15 пени или интегральным уравнением прогибов упругой балки.

Обращение к одному из двух вариантов выбора траектории определяется типом связей секций крепи комплекса.

В случае, если упругие элементы связи между секциями крепи отсутствуют и возможен их изгиб в произвольном направлении в пределах допустимого значения углов изгиба Ж „ расчет ординат оснований секций производится с помощью полинома Лагранжа

35 сируются значения координат всех сек(1) где h(x) — ордината секции крепи с абсциссой х;

h . — ордината j -й ведущей секJ ции крепи.

В случае, если замковые соединения секций крепи дополнены упругими элементами типа рессоры, что исключает произвольное направление углов изгиба соседних секций крепи одна относительно другой и однозначно определяет сами значения этих углов изгиба, расчет ординат оснований секций крепи производится с помощью интегрального уравнения прогибов балки:

hE1 =Ь,EEtxA,Eg+K P (х-4-(j- е 1, 4 где h - ордината в точке х;

Ь вЂ” ордииата начальной точки;

9Π— угол поворота сечения в начальной точке;

E3 — жесткость упругого соединения;

P — силы, воздействующие на осно1 вания ведущих секций крепи;

Ь вЂ” расстояние от отсчета до первой ведущей секции крепи;

- шаг расстановки датчиков по-4 рода-- уголь (расстояние между ведущими секциями крепи), Использование метода начальных параметров для решения уравнения (2) позволяет построить систему N уравне.ний, при решении которой рассчитываются в общем случае неизвестные отР ношения -1- и далее находятся и фикEQ.1221 ций крепи, Таким образом, по полиному Лагранжа (N-1)-й степени или ин.— тегральному уравнению прогибов упругой балки определяют исходные координаты всех ведомых секций крепи.

Зная величины необходимых перемещений исполнительных гидродомкратов ведущих секций крепи, суммируют их с соответствуюшими ординатами оснований ведущих секций крепи и по полученным N суммам определяют и фиксируют конечную траекторию укладки секций крепи в виде многочлена Лангранжа (И-1)-й степени или интегрального уравнения прогибов упругой балки.По конечным координатам секций крепи определяют и фиксируют углы изгиба

М; между всеми соседними секциями крепи, которые соответствуют дополнительным углам между хордами, соединяющими найденные точки координат.

Затем сравнивают полученные значения, со значением допустимого угла изгиба к „, и если все найденные й; к од, то выдают управляющие сигналы на исполнительные органы, перемещающие направляющие ведомых и ведущих секций крепи на величины, равные разности конечных и исходных ординат соответствующих секций крепи. В противном случае, если обнаруживается М; ) of.<.. . осуществляют коррекцию двух соответствующих сумм. С этой целью по значению i определяют номера ближайших к месту возможного аварийного изгиба, слева и справа от

4его, ведущих секций крепи, для чего выделяют целую часть отношения

,M =, равную номеру ближайшей

К+ 1 слева ведущей секции крепи. Число k. здесь соответствует количеству ведомых секций, размещаемых между каждой парой ведущих секций крепи. Номер ближайшей справа ведущей секции крепи соответственно равен M + 1.

На следующем этапе расчета определяют среднее значение S полученных

N сумм и производят коррекцию суммы соответствующей ближайшей слева или справа ведущей секций крепи.

Суть корректировки в изменении соответствующей суммы на величину

hS определяемую отношением разности

S и конкретного значения корректируемой суммы к k, При этом, если суммы для левой или правой ведущих секций крепи меньше Я, то их

344 4 увеличивают на величину hS если суммы, подлежащие коректировке, больше

S то их уменьшают на величину ь Б, ср > затем вновь определяют значение углов изгиба секций М; и сравнивают их со значением ofäo„ . Процесс вычислений повторяют до тех пор, пока все углы М; не станут меньше либо равны

По скорректированным суммам определяют подлежащие реализации конечные значения ординат для всех сек-. ций крепи и величины управляющих воздействий на исполнительные гидродомкраты секций крепи комплекса как разность скорректированных конечных и исходных ординат соответствующих секций крепи, После этого выдают команду, разрешающую отработку сформированных сигналов.

На фиг. 1 представлена схема проведения измерений для реализации способа автоматического управления угледобывающими струговыми комплексами и агрегатами в профиле пласта; на фиг. 2 — схема управления струговым комплексом в профиле пласта °

На фиг. 1 BCl, ВС2, ..., BGN — ведущие секции крепи, причем они равноудалены друг от друга и оснащены датчиками ординат, позволяющими измерять расстояния h h h3, ° ° ° h от о î о о оснований секций крепи до прямой линии, соединяющей крайние секции крепи, датчиками скрытой границы породауголь ДПУ1, ДПУ2. ..,, ДПУИ, измеряющими среднюю толщину угольной пачки

hf,, ?,..., h)g под основаниями ведущих секций крепи в процессе ее перемещения в направлении подвигания забоя в течение всего цикла управления, На фиг. 2 изображено, как на опорной стойке каждой ведущей секции крепи установлены датчики 1 ординат, обеспечивающие измерение расстояния от прямой линии отсчета до основания ведущей секции крепи, датчики 2 скрытой границы порода-уголь, позволяющие отслеживать скрытую границу порода-уголь и обеспечивающие измерение толщины угольной пачки над ним. Исполнительный гидродомкрат секции крепи 3 оснащен датчиками выдвижки штока, позволяющими контролировать величину отработки, управляющего воздействия, Исполнительный гидродомкрат 3 связан шарнирно с направляющей 4 режущего органа 5. При отработке управляющих воздействий изменяется по!

221344 ложение режущего органа 5 в вертикальной плоскости, обеспечивая тем самым управление по гипсометрии почвы пласта. Все секции крепи оснащены электрогидроблоками 6, которые обеспечивают управление перемещением штоков исполнительных гидродомкратов на величину, задаваемую сформированными первыми и вторыми сигналами. 10

Способ реализуется следующей последовательностью операций °

В процессе перемещения комплекса в направлении подвигания забоя в течение цикла управления датчиками 2 скрытой границы порода-уголь производится измерение толщины угольной пачки под основаниями ведущих секций крепи.

Полученные результаты измерений сравнивают с пороговыми уставками и формируют первые сигналы на исполнительные гидродомкраты ведущих секций крепи. Под пороговыми уставками понимают максимально допустимую толщину 25 оставляемой угольной пачки h и мив нимально допустимую толщину оставляемой угольной пачки h . На основе сравнения показаний h r-го ДПУ со значениями пороговых уставок полу- 30 чают значения первого сигнала hr для всех ведущих секций крепи: вй, если h h„ гв h>„> h„ 35 вЬ, если h „) hâ, Одновременно измеряют расстояния

h„ îò оснований ведущих секций крепи до прямой линии, соединяющей крайние секции крепи, По измеренным расстояниям определяют и фиксируют траекторию комплекса по длине лавы многочленом Лагранжа (Ж-1)-й степени или интегральным уравнением прогибов упругой балки, при этом фиксируются ординаты всех ведомых секций крепи.

Затем суммируют полученные значения первых сигналов с соответствующио ми измеренными расстояниями h я„= ьЬ», + h»,.

По полученным суммам определяют аналогичным образом траекторию укладки секций крепи комплекса. На сл 55 дующем шаге рассчитывают углы изгиба между соседними секциями крепи как арктанГенс дополнительного угла между хордами, соединяющими соответствующие координатные точки траектории укладки. Сравнивают полученные значения к; с К,„, и если обнаруживается к; к,»», производят корректировку полученных ранее сумм.

Дпя этого определяют среднее значение

S полученных N сумм, и если суммы, подлежащие корректировке для левой или правой, ближайшей к месту аварийного изгиба ведущей секции крепи, меньше S,,то соответствующую сумму увеличивают на величину вБ, с Вм Вс Вм+» равную — » — или

К К соответственно, Если же подлежащая корректировке левая или правая сумма больше S, то ее уменьшают соответственно на величину в Я, снова определяют углы изгиба между секциями крепи и в случае необходимости повторяют указанные операции до тех пор, пока все » ; не станут меньше либо равны a> „, По результатам рассчетов определяют и фиксируют конечные ординаты всех секций крепи и определяют управляющие воздействия для всех секций крепи как разность конечных и исходных ординат соответствующих секций крепи.

Выбранный алгоритм обеспечивает достаточно быстрое определение скорректированных сумм, при реализации которых исключается возможность возникновения недопустимых углов изгиба между соседними секциями крепи, т.к. в пределе ординаты секций крепи стремятся к Я „, а значение углов изгиба между секциями — к О.

Все указанные операции расчета и хранения промежуточной информации выполняет установленная на штреке микро-3ВМ, на вход которой поступают сигналы от всех датчиков ординат и датчиков скрытой границы породауголь. На выходе микро-ЗВМ формируются первые и вторые сигналы управления, поступающие на соответствующие электрогидроблоки секций крепи.

Следует заметить„ что быстродействие микро-3ВМ достаточно велико и совершенно несоизмеримо со скоростью выполнения операций выемки угля, таким образом, время, затрачиваемое на выполнение арифметических и логических операций, не оказывает никакого влияния на технологи р процесса добычи угля, 1221344

gnpoAr

Д ЯРЯ О/7У тета

Составитель И.Назаркина

Техред Н.Бонкало Корректор А.Зимокосов

Редактор M.Циткина

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

Заказ 1562/39 Тираж 470 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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