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

СОНИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУВЛИН 19) 11 4 Е 21 С 35/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ордена Октябрьской Революции и, ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им,А.А, Скочинского(56) Струговвя выемка угля,/Под обвей ред.проф,А,Д. Игнатьева. М.: Недра, 1978, с.240.Авторское свидетельство СССР 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 СТРУГОВЫИИ 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 щ и й с я 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 а гидродомкрата, соответствующей знае чению 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 00, если все м,Кд , то выдают управляющие сигналы и перемещают. гидродомкраты ведущих и ведомых секций на величины, равные разности конечных и исходных ординат соответствующих секций, а если М;, то определяют номера ближайших слева и справа ведущих секций крепи, определяют и фиксируют среднее значение ,Вф Б полученных новых ординат и производят коррекцию новых ординат дляближайших слева и справа ведущих секций, если новые ординаты для левой или правой секций меньше среднего значения Я , то их увеличивают на1Бс - Бевеличину, ревнуюиЯ- в"ц- соответственноКгде Я,и Я,ьь - значение новых ординат для ближайшихслева и справа ведущих секций;К - число ведомых секциймежду соседнимиведущими секциями, если новые ординаты для левой или правой секций больше среднего значения Я, то их уменьшают на эти же 221344величины, вновь определяют значениясуглов изгиба секций крепи, сравниваютих со значением допустимого угла из.гиба, повторяют укаэанные операциидо тех пор, пока все углы изгиба секций не станут меньшими или равнымидопустимому значению, по скорректированным новым ординатам задают новую конечную траекторию укладки секции крепи и выдают управляющие сигналы для перемещения гидродомкратовведущих и ведомых секций на величины,равные разности новых конечных и исходных ординат соответствующих секций,Изобретение отноеится к горнойпромышленности, а именно к способамавтоматического управления в профилепласта угледобывающими струговымикомплексами и агрегатами фронтального действия,Целью изобретения является повышение надежности процесса автоматического управления в профиле пластаза счет обеспечения безаварийных 10условий работы комплекса путем ограничения углов изгиба между соседнимисекциями крепи.Фиксируют траектории по длине лавы многочленом Лагранжа (Н)-й сте-: 15пени или интегральным уравнением прогибов упругой балки,Обращение к одному из двух вариантов выбора траектории определяетсятипом связей секций крепи комплекса. 20В случае, если упругие элементысвязи между секциями крепи отсутствуют и возможен их изгиб в произвольном направлении в пределах допустимого значения углов изгиба Жрасчет ординат оснований секций производится с помощью полинома Лагранжа К ссЬ.Ь Ие 630 35 сируются значения координат всех сек(1) где Ь(х) - ордината секции крепи с абсциссой х; Ь - ордината 1 -й ведущей секции 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: где Ь - ордината в точке х;й - ордииата начальной точки;9 О - угол поворота сечения в начальной точке;ЕЛ - жесткость упругого соединения;Р - силы, воздействующие на основания ведущих секций крепи;Ь - расстояние от отсчета до первой ведущей секции крепи;8 - шаг расстановки датчиков по. 1 ьрода. - уголь (расстояние между ведущими секциями крепи),Использование метода начальных параметров для решения уравнения (2) позволяет построить систему 1 ь 1 уравне.- ний, при решении которой рассчитываются в общем случае неизвестные от" Рношения -1- и далее находятся и фикЕ 01221ций крепи, Таким образом, по полиному Лагранжа (И)-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 Н суммам определяют и фиксируют конечную траекторию укладки секций крепи в виде многочлена Лангранжа (И)-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, соеди-. няющими найденные точки координат. Затем сравнивают полученные значения К, со значением допустимого угла изгиба к, и если все найденныей,к, д , то выдают управляющиесигналы на исполнительные органы,перемещающие направляющие ведомых иведущих секций крепи на величины,равные разности конечных и исходныхординат соответствующих секций крепи. В противном случае, если обнаруживается М, ) М, , осуществляют коррекцию двух соответствующих сумм. Сэтой целью по значению 1 определяютномера ближайших к месту возможногоаварийного изгиба, слева и справа отаего, ведущих секций крепи, для чеговыделяют целую часть отношения ,М = , равную номеру ближайшейК+ 1 фслева ведущей секции крепи. Число 1.здесь соответствует количеству ведомых секций, размещаемых между каждой парой ведущих секций крепи, Номер ближайшей справа ведущей секции крепи соответственно равен М + 1.На следующем этапе расчета определяют среднее значение Я полученныхИ сумм и производят коррекцию суммы соответствующей ближайшей слеваили справа ведущей секций крепи.Суть корректировки в изменениисоответствующей суммы на величину68, определяемую отношением разностиЯ и конкретного значения корректируемой суммы к 1, При этом, еслисуммы для левой или правой ведущихсекций крепи меньше Я , то их 3035404550 344 4увеличивают на величину ЬБ, если суммы, подлежащие коректировке, больше Б то их уменьшают на величину ЬБ,ср фзатем вновь определяют значение углов изгиба секций М, и сравнивают ихсо значением мдо . Процесс вычислений повторяют до тех пор, пока все углы М; не станут меньше либо равныПо скорректированным суммам определяют подлежащие реализации конечные значения ординат для всех секций крепи и величины управляющих воздействий на исполнительные гидро- домкраты секций крепи комплекса как разность скорректированных конечныхи исходных ординат соответствующихсекций 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; нафиг. 2 - схема управления струговымкомплексом в профиле пластаНа фиг. 1 ВС 1, ВС 2, , ВСЯ - ведущие секции крепи, причем они равноудалены друг от друга и оснащены датчиками ординат, позволяющими измерятьрасстояния ЬЬЬеЬ ото о о ооснований секций крепи до прямой линии, соединяющей крайние секции крепи, датчиками скрытой границы породауголь ДПУ 1, ДПУ 2.ДПУИ, измеряющими среднюю толщину угольной пачкиЬр., Ив под основаниями ведущих секций крепи в процессе ее перемещения в направлении подвиганиязабоя в течение всего цикла управления,На фиг, 2 изображено, как на опорной стойке каждой ведущей секции крепи установлены датчики 1 ординат,обеспечивающие измерение расстоянияот прямой линии отсчета до основанияведущей секции крепи, датчики 2 скрытой границы порода-уголь, позволяющие отслеживать скрытую границу порода-уголь и обеспечивающие измерениетолщины угольной пачки над ним. Исполнительный гидродомкрат секции крепи 3 оснащен датчиками выдвижки штока, позволяющими контролировать величину отработки, управляющего воздействия, Исполнительный гидродомкрат 3связан шарнирно с направляющей 4режущего органа 5. При отработке управляющих воздействий изменяется по 221344ложение 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. 10Способ реализуется следующей последовательностью операцийВ 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 20 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 Ь и мив нимально допустимую толщину оставляемой угольной пачки Ь, На основе сравнения показаний Ь г-го ДПУ со значениями пороговых уставок полу чают значения первого сигнала афпг для всех ведущих секций крепи: 11, если Ь ЬР если 1 в 111 35 вЬ, если Ь ) Ьв,Одновременно измеряют расстояния 1 от оснований ведущих секций крепи до прямой линии, соединяющей крайние секции крепи, По измеренным расстояниям определяют и фиксируют траекторию комплекса по длине лавы много- членом Лагранжа (Ж)-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 Ь Я ЬЬ + ЬПо полученным суммам определяют аналогичным образом траекторию укладки секций крепи комплекса. На сл 55 дующем шаге рассчитывают углы изгиба Ф; 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 производяткорректировку полученных ранее сумм.Дпя этого определяют среднее значениеЯ, полученных М сумм, и если суммы,подлежащие корректировке для левойили правой, ближайшей к месту аварийного изгиба ведущей секции крепи,меньше Я , то соответствующуюсумму увеличивают на величину ьЯ,Яс Ям Яс - Ям+РавнУю -- -"- вли - :. ---К Ксоответственно, Если же подлежащаякорректировке левая или правая сумма больше Я , то ее уменьшают соответственно на величину ь Я, сноваопределяют углы изгиба между секциями крепи и в случае необходимостиповторяют указанные операции до техпор, пока все М; не станут меньшелибо равны к , По результатам рассчетов определяют и фиксируют конечные ординаты всех секций крепи и определяют управляющие воздействия длявсех секций крепи как разность конечных и исходных ординат соответствующих секций крепи.Выбранный алгоритм обеспечиваетдостаточно быстрое определение скорректированных сумм, при реализациикоторых исключается возможность возникновения недопустимых углов изгибамежду соседними секциями крепи, т.к.в пределе ординаты секций крепистремятся к Я , а значение углов изгиба между секциями - к О.Все указанные операции расчета ихранения промежуточной информациивыполняет установленная на штрекемикро-ЭВМ, на вход которой поступаютсигналы от всех датчиков ординат идатчиков скрытой границы породауголь, На выходе микро-ЭВМ формируются первые и вторые сигналы управления, поступающие на соответствующие электрогидроблоки секций крепи.Следует заметить что быстродействиемикро-ЭВМ достаточно велико и совершенно несоизмеримо со скоростью выполнения операций выемки угля, такимобразом, время, затрачиваемое на выполнение арифметических и логическихопераций, не оказывает никакого влияния на технологир процесса добычиугля,й.2 Составитель И.НазаркинаТехред Н,Бонкало Корректор А,Зимокосо ктор М,Цит фПатент", г. Ужгород, ул.Проектн Заказ 1562/39 ТиражВНИИПИ Государств по делам изобрет 113035, Москва, Ж 470 Поднисноного комитета СССРий и открытий5, Раушская наб;, д.4/5