一种煤矿用液压支架自动移架智能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿用液压支架自动移架智能控制方法，尤其涉及一种液压支架自动移架的智能控制方法与控制系统。
【背景技术】
[0002]综采工作面由多台液压支架在工作面依次排列而成，实现对工作面顶板的支撑和对刮板运输机的迀移。工作面的液压支架是由刮板运输机弱约束的浮动系统，在工作面推移过程中，由于液压支架与刮板运输机通过销耳连接，存在间隙，导致推移动作过程中存在一定的误差，由于现有的支架控制器程序固化、设置控制参数为静态的，不能适应工作面多变的地质条件、渐变的设备和使用环境，工作面地质条件复杂，顶板破碎，矿压大，底板松软，大倾角，泵站压力不足，电液阀逐渐堵塞，多架同时动作时压力不足。因此，一个具有静态的程序和参数的控制系统，难以适应动态的地质条件、设备和使用环境，必须使液压支架的自动移架控制系统具有智能化功能，才能满足工作面液压支架自动移架的功能要求。
[0003]在现有技术中，CN102305094A公开了一种使用人工干预的液压支架自动移架方法，但其自动移架依赖于关键点的人工干预，自动化程度较低，且其也没有公开具体的传感器布置方式和控制机理；CN102418541A公开了一种刨煤机液压支架的自动移架方法，但刨煤机液压支架相对于本领域通用的液压支架，结构比较简单，移架程序步骤比较少，移架过程中所遇到的情况也比较少，从其公开的内容来看，其仅仅通过行程信息进行控制，很难应用到现场环境比较复杂的煤矿生产中，同时，其也仅仅是从原理上叙述了刨煤机液压支架的自动移架机理，没有进一步明确公开具体的原件布置方式、移架步骤和控制时序。
[0004]为此，本领域急需研制一种安全可靠的综采工作面液压支架自动移架智能控制系统以解决液压支架自动移架程序的适应能力，实现工作面跟机自动控制系统。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种液压支架自动移架智能控制系统，将工作面多变的地质条件、随时间逐渐恶化的液压阀、配套供液系统和多架联动造成支架供液压力的变化这种多因子的，动态的，有感知和无感知动作的系统与控制程序和参数融合在一起，形成环境感知，自适应的智能化的自动移架控制程序。具体技术方案为:
[0006]一种煤矿用液压支架自动移架智能控制方法，使用液压支架推移检测系统实时检测液压支架在自动移架过程中的推移状态和顶板支撑状态，所述液压支架推移检测系统包括液压支架、支架控制器、行程传感器、压力传感器、角度传感器、高度传感器和管路压力传感器；所述液压支架沿采煤工作面排列，用来支撑工作面顶板，每台液压支架上至少安装一个所述压力传感器，用来测量液压支架的顶板支撑压力；每台液压支架上至少安装一个所述行程传感器，用来测量各液压支架的推移行程；每台液压支架上至少安装一个所述角度传感器，用来测量液压支架在移架过程中的运行姿态；每台液压支架上至少安装一个所述高度传感器，用来测量液压支架的高度；在工作面主管路上配置若干个管路压力传感器，用来测量执行动作的液压支架动作的供液压力，并通过支架电液控制系统通信网络传送给邻近的支架控制器；每台液压支架上安装一个所述支架控制器，各支架控制器分别与本架的压力传感器、行程传感器、角度传感器和管路压力传感器连接，以采集本架的顶板支架压力、推移行程、运行姿态和主管路压力数据，支架控制器通过控制程序实现对液压支架移架过程的自动控制。
[0007]优选所述自动移架过程由降柱阶段、移架阶段、升柱阶段组成，降柱与升柱阶段根据检测压力传感器状态控制，移架过程根据检测行程传感器状态控制，每个阶段控制程序都是由传感器设置阈值和时间控制参数确定其结束条件。
[0008]优选在所述降柱阶段:降柱阶段按照设置的总体降柱时间参数开启一个降柱总体时间窗口，在这个时间窗口内，再将降柱过程分为若干个降柱的小的阶段接力而成，每个小的降柱阶段需要将立柱压力下降一个固定的幅值，然后打开移架测试时间窗口，测试一下是否能够拉动支架，检测行程传感器值是否变化，如果能够拉动支架，就结束降柱过程进入到移架阶段，否则关闭移架动作及其移架测试时间窗口，继续执行下一个降柱的小的阶段，直到总体降柱时间窗口时间到达，结束降柱，并升架报故障。
[0009]优选在所述移架阶段:移架阶段按照设置的总体降柱时间参数开启一个移架总体时间窗口，在这个时间窗口内，执行移架动作，在移架过程中实时检测行程传感器值，当其达到设置的目标值，或移架总体时间窗口到达时，结束移架阶段，进入升柱阶段。
[0010]优选在所述升柱阶段:升柱阶段分为2个阶段，第一个阶段使液压支架达到初始支撑状态，使顶板达到支撑状态，此时左右邻架可以同步执行自动移架的降柱动作。第二个阶段使液压支架达到初撑力，完成对顶板的完全支撑。升柱的2个阶段分别开设2个时间窗口进行动作控制，实时检测压力传感器数据，按照设定的压力传感器设定的目标值进行升柱动作控制。
[0011]上述液压支架自动移架智能控制系统，使用压力传感器检测液压支架立柱压力和工作面主管道压力，使用行程传感器检测液压支架推移油缸的行程，使用角度传感器检测液压支架在移架过程中的运行姿态，使用高度传感器检测液压支架的高度。在工作面主管路上配置若干个压力传感器，用来测量执行动作的液压支架动作的供液压力，并能够通过支架电液控制系统通信网络传送给邻近的支架控制器。使用支架控制器发出对液压支架各油缸进行动作控制命令，控制液压支架的动作，通过支架控制器程序实现对液压支架的自动控制，支架控制器与本架的压力传感器、行程传感器、角度传感器和高度传感器连接，以采集本架的顶板支架压力、推移行程、行走姿态、液压支架高度和主管道压力数据，支架控制器发出动作控制命令，通过传感元件实时感知运动部件的工作状态，实现对液压支架动作的闭环控制，通过控制程序和控制参数实现液压支架的自动移架控制。液压支架移架过程由降柱、移架和升柱3个阶段组成，在这3个阶段中要解决顶板压力大、顶板破碎、底板松软等问题。在降柱阶段:由于工作面顶板矿压大时，降柱动作时间长，每台液压支架的降柱卸载时间不确定，液压支架降到能够移动支架的压力时间不确定，当液压支架立柱不能降到能够移动支架的压力时移架，就有可能出现刮板运送机被拉回的现象。在移架阶段:在顶板破碎的情况下，液压支架应限制降柱高度，使用擦顶移架等功能实现移架过程中对顶板的管理，防止出现冒顶事故。在底板松软的情况下，应使用抬底动作，将液压支架大脚抬起，防止液压支架出现扎底现象。在升柱阶段:分为2个阶段，以便下一架可以提前启动移架，提高跟机移架速度，消除液压支架与刮板输送机销耳之间的间隙，防止支架移架位置误差积累，为推溜过程控制提前做好准备工作。
[0012]本发明的优点在于:
[0013]提高了工作面降柱效率，在能够移动支架时就停止降柱过程，使支架使用最短的时间完成降柱，并达到相关的效果，并且降柱时间短则升柱时间也短，提高了自动移架速度；
[0014]实现了液压支架动作与其供液系统的关联性，动态调整控制时间参数，实现液压支架动作与供液系统的耦合；
[0015]提升了液压支架对工作面顶底板条件的适应能力，实现了液压支架动作与工作面地质条件的耦合；
[0016]提升了液压支架对液压阀状态变化的适应能力，实现了液压支架动作与工作面设备的耦合；
[0017]多台液压支架动作对液压支架供液系统影响度的不确定性，检测工作面主管路压力值，并依此进行自动移架控制参数的自动调节，实现了液压支架动作参数与多个支架同时动作时动态的供液系统能力耦