Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия

(19) (И) а) 4 Е 21 С 35/2 Т СССРТКРЫТИЙ ЕННЫЙ НОМИ ЗОБРЕТЕНИЙ ГОСУДАРСПО ДЕЛ;1313 БИЛЯ1;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ с ф(71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средствавтоматизации горных машин(56) Германов В.Е. и др. Стреловыепроходческие комбайны. М.: Наука,1978 с. 104-139.Глюкауф. М,: Недра (рус. перевод),1984, У 17. с. 7-9,(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ ПРОХОДЧЕСКОГО КОМБАЙНА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ(57) Изобретение относится к горнойпром-ти и позволяет с высокой точностью и надежностью автоматическиподдерживать направление и профильподготовительной выработки (В). Дляэтого система снабжена дополнительнодвумя датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно В, блоками коррекции по направлению 10 и по контуру 11, четырьмя сумматорами 12, 14,16 и 17 и регистрами 13 и 15 текущего и начального значения коррекции.Направление выработки задается установленным в ее верхней части лазерным эадатчиком 6. Датчики 1, 2, блок11 и сумматор 14 образуют контур определения величины корректирующегосигнала (КС) относительно контура В.Расположенные на комбайне перпендикулярно его оси Фотоприемники 4, 5,13303 блох 1 О, сумматор 12, регистр 13 и сумматор 14 образуют контур определения величины КС относительно заданного направления В. При записи в память блока 8 программного управления горизонтальных перемещений информация от датчика 3 положения исполнительного органа суммируется с абсо 11лютным значением величины КС. Независимо от режима работы блока 8 в него на вход опроса кода горизонтального положения исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3,скорректированный по заданному направлению и пройденному контуру пути В. 3 ил.Изобретение относится к горной промьщпенности, а именно к устройствам автоматического управления проходческими комбайнами.5Цель изобретения - повышение скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления.На Фиг, 1 показано размещение элементов системы автоматического управ ления; на фиг. 2 - структурная схема системы автоматического управления; на фиг. 3 - график, поясняющий вывод математической зависимости, позволяющий определить смещение коронки комбайна при соответствующем смещении в выработке корпуса комбайна относительно заданного направления или относительно контура уже пройденной вы 1 аботки.20Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия содержит датчики смещения комбайна относительно контура пройденной выработки 1 и 2 (фиг. 1). Как видно изфиг, 3, они должны быть размещены на корпусе комбайна так, чтобы расстояние между ними было равно расстоянию от датчика 1 до передних зубков коронки, то же относится и к размещению Фотоприемников на комбайне.Датчики 2 представляют собой ультразвуковые дальномеры, измеряющие рас-З 5 стояние от места их установки до ближайшей точки поверхности, какой в дан". ном случае является боковая распорка крени и ее ножка.В качестве датчика 3 положения ис 40 полнительного органа применены 8-разрядные преобразователи угол-код. Фотоприемники 4 и 5 представляютсобой набор Фотодиодов, размещенныхвместе с усилителями на горизонтальных линейках, и выполнены аналогичноприменяемым Фотоприемникам в аппаратуре автоматизации проходческих комбайнов бурового типа Союз, КРТ,В качестве лазерного эадатчика 6направления с развернутым в вертикальную щель лучом применен серийно выпус-каемый типа ЛУН,Устройство автоматического управления 7, кроме вновь вводимых узлов,содержит блок 8 программного управления, аналогичный применяемому в серийно выпускаемом комплексе КУАП прохоцческого комбайна 4 ПП в 2, кото -рый в зависимости от выбранного режима работы "Запись", "Воспроизведениепозволяет осуществлять запись перемещений исполнительного органа относительно корпуса комбайна и последующее автоматическе воспроизведениезаданной программе в порядке ее записи с выдачей кома.нд управления наблок 9 исполнительных механизмов,представляющих собой электрогидрораспределители например типа ЭКУК,обеспечивающие преобразование электрических команд управления в гидравлические,Устройство догопнительно снабженоблоком 10 коррекции по направлениюдвумя,цатчиками смещения комбайнаотносительно контура пройденной выработки 1 и 2, блоком 11 коррекциипо контуру первым сумматором 12,регистром 13 текущего значения коррекции, вторым сумматором 14, регистром 15 начального значения коррекции,третьим и четвертым сумматорами 16и 17, причем блок 10 своими входами133соединен с информационными выходамифотоприемников 4, 5 и выходом датчика органа 3 положения исполнительного органа, который также соединенс одним из входов блока 11 коррекциипо контуру выработки и с одним извходов сумматора 17, другой входкоторого соединен с выходом сумматора 16, а выход - с входом приема кода горизонтального положения исполнительного органа блока программного управления 8, один из входов сумматора 16 соединен с выходом регистра 15 начального значения коррекции,вход разрешения записи которого соединен с признаком режима Запись"блока 8 программного управления, аинформационный - с выходом регистра 13 текущего значения коррекциии одним из входов сумматора 14, выход которого соединен с другим входом сумматора 16, другой вход сумматора 14 соединен с выходом блока 11коррекции по контуру выработки, входыкоторого соединены с датчиками 1 и 2смещения комбайна относительно контура выработки, другой вход сумматора 12 соединен с выходом блока 10коррекции по направлению, а выход -с информационным входом регистра 13текущего значения коррекции, входразрешения записи которого соединенс управляющим выходом наличия засветки линейки фотоприемника 4.Регистры 13 и 15 представляют собой регистры сдвига, построенные науниверсальных сдвиговых регистрахтипа К 155 ИР 1.Сумматоры 12, 14, 16, 17 выполнены с применением полных комбинационных сумматоров типа К 155 ИМЗ, логических микросхем К 155 ЛАЗ.Математическая зависимость, реализация которой в блоках 10 и 11 позволяет рассчитать величину корректирующего сигнала в пересчете на коронку исполнительного органа, может бытьвыведена исходя из следующих соображений,На фиг. 4 приняты следующие условйые обозначения: 1 - расстояние между датчиком смещения комбайна от контура выработки 1, 2 или между Фотоприемниками 4 и 5 1 - длина стрелы исполнительною рго органа; с 6 - угол поворота стрелы относительно продольной оси комбайна;- угол поворота оси комбайна0311относительно продольной оси выработки; ш - точка на режущей коронке,для которой определяется смещение;5щ - местонахождение датчика 1 илифотоприемника 4; ш - местонахождение датчика 2 или фотоприемника 5;а - величина смещения корпуса комбайна относительно контура выработки,измеренная датчиком 1, или цифровойкод, выдаваемый фотоприемником 4 призасветке его лучом лазера; а - величина смещения корпуса комбайна относительно контура выработки, измеренная датчиком 2, или цифровой код,выдаваемый фотоприемником 5 при засветке его лучом лазера, ось ОХвоображаемый контур выработки или лучлазера, задающий исправление,Представим комбайн и соединенныйс ним исполнительный орган в видепрямой линии,В соответствии с принятыми нафиг. 3 обозначениями уравнение пря 25 мой, проходящей через две точки,имеет вид:(Так как х, =0; у=а У =а,хто у= в (а -а ) + ахЕсли исполнительный орган повернутна угол М, относительно продольной осикомбайна, а тот в свою очередь повернут на угол относительно продольнойоси выработки, то40 хс=1 соз(0+1)+1 рсовх=1 соз.Подставив значения х и х в выражение (2), получим1 сов(+)+1 соз1 О соз /ЪФ(3)Если принято, что 1 =1, а это ус-.ловие выполнить возможйо, тоу =(а -а,)соз(ос+/Ъ)+а . (4)С учетом принятого для данной конструкции комбайна и датчиков положения, масшабного коэффициента 1, определяем величину корректирующего сигнала55 у=1(а -а ) соз(о(+Р)+а (5)На практике уголобычно имеетзначение не более 4-5его значениемможно пренебречь, поэтомуу=1 с(а,-а)созо(+а , (6)13303где у - линейное смещение коронки исполнительного органа;1 - масштабный коэффициент, позволяющий согласовать абсолютные значения величины корректирующего сигнала и величинызапрограммированного перемещения, приводящие к одной итой же величине смещения исполнительного органа,10В свою ОчередьР ед дв,к=-( в в -)Я ммгде Р - количество единиц младшегоразряда датчика;15Я - смещение исполнительного органа или корпуса комбайна,соответствующее по датчикусмещения или по Фотоприемникам величине Р, 20Система работает следующим образом.Задатчик лазерный 6 подвешиваетсяв вер;.ней части выработки на некотором расстоянии от комбайна так, чтобы его луч задавал необходимое направление вырабо.ке. Блок программного управления 8 переводит в режимзаписи "Образцового цикла" обработкизабоя и при выполнении машинистом ка- З 0ких-либо перемещений исполнительныморганом комбайна последние записываются в памягь блока 8, однако юри записи горизонтальных перемещений информация от датчика горизонтальных 35положений исполнительного органа Асуммируется с абсолютным значениемвеличины кооректирующего сигнала, которая определяется как разность Ь - Ь,(6), где Ь - приведенная коррекция; 40Ь - приведенная коррекция (суммарная величина) определяетсяЬ =Ьк+ Ь (7) гдеЬ - абсолютное значение коррекКтирующего сигнала относительно контура выработки;Л - текущее значение поправки,определяемой какЬт Ьи Ьк 1 50где Ь - абсолютное значение коррекМтчрующего сигнала относительно заданного направления выработки.При воспроизведении записанного(7), (8) определяются аналогичнымобразом, причем значение сохраняетсянеизменньи,11 б Если в процессе работы комбайна запыленность выработки увеличиваетсянастолько, что луч лазера не достигает фотоприемника 4. то на входразрешения записи регистра 13 не поступает сигнал "Засветка" и регистрсохраняет информацию, которая поступала на его вход, когда луч лазеразасвечивал Фотоприемную линейку, Таким образом датчики 1 и 2, блок коррекции 11, сумматор 14 образуют первый контур определения величины корректирующего сигнала Относительноконтура выработки, а Фотоприемники 4и 5, блок коррекции 10, сумматор 12,регистр 13, сумматор 14 Образуют второй контур определения величины корректирующего сигнала Относительно заданного направления выработки,При воспроизведении Образцовогоциклатак же как и при его записи,на сумматоре 17 производится сложение действительного показания А датчика 3 положения исполн 1 лгельного органа комбайна с абсолютной величинойкорректирующего сигнала.Таким Образом, независимо от режима работы блока 3 программного управления в последний на вход опроса кода горизонтальнОго положения исполни тельного органа поступает сигнал с датчика 3 положения, скорректированный юо заданному направлению и пройденному контуру выработки. Если наблюдается смещение комбайна в процессе воспроизведения программы и изменяется величина Ь на суммирующем входе сумматора 16, значение Л остаетсяонеизменным. Включение в состав системы автоматического управления двух датчиков положения комбайна относительно контура пройденной выработки, блока коррекции относительно контура пройденной выработки, сумматора определяющего текущее значение поправки коррекции, регистра для хранения последнего текущего значения погравки предшествовавшего исчезновению сигнала Засветка" когда луч лазера не достигнет Фотоприемных линеек при возрастании запыленности выработки сумматора приведенной (сумматог.ной) коррекции, регистра приведенной коррекции в начальный момент записи программы, сумматора абсолютной величины, корректирующего сигнала сумматора корректирующегс показания датчикаСистема автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия, содержащая блок программного управления, блок исполнительных механизмов, датчик гонизонтального положения исполнительного органа и задатчик направления лазерный, оптически связанный с двумя фотоприемниками, расположенными на комбайне один эа другим перпендикулярно его продольной оси, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления, система снабжена блоком коррекции по направлению, блоком коррекции по контуру, двумя датчиками смещения комбайна, четырьмя сумматорами, регистром текущего значения коррекции и регистром начального значения коррекции, причем первый выход первого и выход второго фотоприемников под 40 25 13303положения исполнительного органа позволяет осуществить автоматическую непрерывную коррекцию показаний датчика положения исполнительного органа, а следовательно, программы перемещений5 самого исполнительного органа при смещениях комбайна в выработке вследствие реакции забоя намашину или связанных с ее переездом в условиях, когда запыленность выработки препятствует прохождению лазерного луча, задающего направление прохождения выработки.15Формула изобретения 118ключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по направлению, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого связан с первым входом регистра текущего значения коррекции, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к первому входу регистра начального значения коррекции, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к входу блока программного управления, первый выход которого соединен с входом блока исполнительных механизмов, а второй - с вторым входом регистра начального значения коррекции, первый и второй датчики смещения комбайна подключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по контуру, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора связан с вторым входом третьего сумматора, датчик положения исполнительного органа подключен к второму входу четвертого сумматора и к третьим входам блоков коррекции, а второй выход первого фотоприемника соединен с третьим входом регистра текущего значения коррекции, при этом датчики смещения комбайна расположены на прямой, параллельной продольной оси комбайна на расстоянии друг от друга, равном расстоянию от первого датчика до передних зубков коронки исполнительного органа.3/ВНИ ТиражГасу Подписноекомитета СССи открытийауская наб рственного по делам изобретен113035 Москва, Ж,оэводстнео-поигра 4 кое предприятие, г,Ужгород, ,:.Проектная