Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия Советский патент 1987 года по МПК E21C35/24 

13303

блох 10, сумйатор 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 абсоt

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устрой- . ствам автоматического управления проодческими комбайнами,

Цель изобретения - повьппение скорости прохождения подготовительных выработок и надежности управления.

На фиг. 1 показано размещение элеентов системы автоматического управ- IQ ения; на фиг. 2 структурная схема системы автоматического управления; на фиг. 3 - график, поясняющий вывод математической зависимости, позволяющий определить смещение коронки ком- байна при соответствукмцем смещении в выработке корпуса комбайна относительно заданного направления или относительно контура уже пройденной вы- f)a6oTKH.20

Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия содержит датчики смещения комбайна отно-35 сительно контура пройденной выработки 1 и 2 (фиг„ 1), Как видно из фиг о 3, они должны быть размещены на корпусе комбайна так, чтобы расстояние между ними было равно расстоянию от о датчика 1 до передних зубков коронки, то же относится и к размещению фотоприемников на комбайне.

Датчики 2 представляют собой ультазвуковые дальномеры, измеряющие рас-35 стояние от места их установки до блиайшей точки поверхности, какой в дан-ном случае является боковая распорка крепи и ее ножка.

В качестве датчика 3 положения ис- олнительного органа применены 8-разядные преобразователи угол-код,

11

лютньгм значением величины КС. Независимо от режима работы блока 8 в него на вход опроса кода горизонтального положения исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3, скорректированньй по заданному направлению и пройденному контуру пути В. 3 ил,

Фотоприемники 4 и 5 представляют собой набор фотодиодов, размещенных вместе с усилителями на горизонтальных линейках, и выполнены аналогично применяемым фотоприемникам в аппаратуре автоматизации проходческих комбайнов бурового типа Союз-19, КРТ.

В качестве лазерного задатчика 6 направления с развернутым в вертикальную щель лучом применен серийно выпускаемый типа ЛУН-9.

Устройство автоматического управления 7, кроме вновь вводимых узлов, содержит блок 8 программного управления, аналогичный применяемому в серийно вьшускаемом комплексе КУА11-1 проходческого комбайна 4ПП-2М, который в зависимости от выбранного режима работы Запись, Воспроизведение позволяет осуществлять запись перемещений исполнительного органа относительно корпуса комбайна и последующее автоматическо,е воспроизведение заданной npoi pai e в порядке ее записи с выдачей команд управления на блок 9 исполнительных механизмов, представляющих собой электрогидрорас- пределители, например типа ЭКУ-2К-10, обеспечивающие преобразование электрических команд управления в гидравлические „ .

Устройство дополнительно снабжено блоком 10 к оррекции по направлению двумя датчиками смещения комбайна относительно контура пройденной выработки 1 и 2, блоком 11 кЬррекции . по контуру5 первым сумматором 12, регистром 13 текущего значения кор- рекдни, вторым сумматором 14, регистром 15 начального значения коррекции, третьим и четвертым сумматорами 16 и 17, причем блок 10 своими входами

313

соединен с информационными выходами фотоприемников 4, 5 и вькодом датчика органа 3 положения исполнительного органа, который также соединен с одним из входов блока 11 коррекции по контуру вьфаботки и с одним из входов сумматора 17, другой вход , которого соединен с выходом сумматора 16, а выход - с входом приема ко- да 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, а информационный - с выходом регист

ра 13 текущего значения коррекции и одним из входов сумматора 14, выход которого соединен с другим входом сумматора 16, другой вход сумматора 14 соединен с выходом блока 1 коррекции по контуру вьфаботки, входы которого соединены с датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно контура вьфаботки, другой вход сумматора 12 соединен с выходом блока 10 коррекции по направлению, а выход - с информационным входом регистра 13 текущего значения коррекции, вход разрешения записи которого соединен с управляющим выходом наличия засветки линейки фотоприемника 4.

Регистры 13 и 15 представляют со- бой регистры сдвига, построенные на универсальных сдвиговых регистрах типа К155ИР1.

Сумматоры 12, 14, 16, 17 вьшолне- ны с применением полных комбинационных сумматоров типа К155ИМЗ, ло1 и- ческих микросхем К155ЛАЗ.

Математическая зависимость, реализация которой в блоках 10 и 11 позволяет рассчитать величину корректирующего сигнала в пересчете на коронку исполнительного органа, может быть выведена исходя из следующих соображений.

На фиг. 4 приняты следующие услов- йые обозначения:

1f расстояние между датчиком смещения комбайна от контура вьфаботки 1 , 2 или между фотоприемниками 4 и 5; 1р - длина стрелы исполнительного органа; at - угол поворота стрелы относительно продольной оси комбайна; /Ь - угол поворота оси комбайна

Q

0

5

g

0

5

1

относительно продольной оси вьфаботки; m - точка на режущей коронке, для которой определяется смещение; т - местонахождение датчика 1 или фотоприемника 4; nij - местонахождение датчика 2 или фотоприемника 5; а I - величина смещения корпуса комбайна относительно контура вьфаботки, измеренная датчиком 1, или цифровой код, выдаваемый фотоприемником 4 при засветке 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 ОХ - воображаемый контур вьфаботки или луч лазера, задающий исправление.

Представим комбайн и соединенный с ним исполнительный орган в виде прямой линии,

в соответствии с принятыми на фиг. 3 обозначениями уравнение прямой, проходящей через две точки, имеет вид;

..(1)

Уа-у, отсюда

y iili;liiy.iyil + у .

X, Так как х, 0; у, а,; у а ,

то (а,,-а,) + а,. (2)

1 Если исполнительный орган повернут

на угол oi относительно продольной оси комбайна, а тот в свою очередь повернут на угол относительно продольной оси выработки, то

cos(o(i + )+lg.

COS|i.

Подставив значения х и х в выражение (2), получим

IpCosCei+M+lj-cos/J,V.

УМ - -т Гс s;f- ( г«

(3)

Если принято, что , а это ус-. ловие вьшолнить возможно, то

у„(,-)соз((/+р)+а2. (4) С учетом принятого для данной конструкции комбайна и датчиков положения, масшабного/коэффициента k, определяем величину корректирующего сигнала

(, )cos(ei.+/i)+a2 . (5) На практике угол / обычно имеет значение не более 4-5°, его значением можно пренебречь, поэтому

(a,j-a,)cosot-t-a2,. (6)

5 . 13303

де у - линейное смещение коронки исполнительного органа; k - масштабный коэффициент, позволяющий согласовать абсолютные значения величины коррек- 5 тирующего сигнала и величины запрограммированного перемещения, приводящие к одной и тай же величине смещения исполнительного органа. О В свою очередь

Р,ед.дв

Г/еД ДИч

8 -;: ;:;где Р

.-

количество единиц младшего разряда датчика; S - смещение исполнительного ор гама или корпуса комбайна, соответствующее по датчику смещения или по фотоприемникам величине Р, Система работает следующим образом.

Задатчик лазерный 6 подвешивается в вер.ней -части выработки на некото- рои расстоянии от комбайна так, что бы его луч задавал необходимое на- правлгние вьфаботке. Блок программного управления 8 переводит в режим записи образцового цикла обработки забоя и при выполнении маишнистом ка ких-либо перемещений исполнительным органом комбайна последние записываются в память блока 8, однако при записи горизонтальных перемещений информация от датчика горизонтальных положений исполнительного органа А суммируется с абсолютным значением величины кооректирующего сигнала, которая определяется как разность и-&„ (6), где U - приведенная коррекция; &о приведенная коррекция (суммарная величина) определяется

.UT, . (7) .

где й абсолютное значение коррек- тирующего сигнала относительно контура выработки; Д - текущее значение поправки, определяемой кадс

Д-,

AH-UKI

где Дц - абсолютное значение корректирующего сигнала относительно заданного направления выработки.

При воспроизведении записанного образцового цикла выражения (6), (7), (8) определяются аналогичным образом, причем значение сохраняется неизменным.

3303

5 О

15

25

20

- 30 3540

50

г

116

Если в процессе работы комбайна запыленность выработки увеличивается настолько, что луч лазера не достигает фотоприемника 4. то на вход разрешения записи регистра 13 не поступает сигнал Засветка и регистр сохраняет информацию,, которая поступала на его вход, когда луч лазера засвечивал фотоприемную линейку. Таким образом датчив:и 1 и 2, блок коррекции 11, сумматор 14 образуют первый контур определения величины корректирующего сигнала относитепьно контура выработки, а фотопряемники 4 и 5, блок коррекции 10, сумматор 12 регистр 13, сумматор 14 образуют второй контур определения величины корректирующего сигнала относительно заданного направлекия выработки,

При воспроизведении образцового цикла так же как и при его записи, на сумматоре 17 производится сложение действительного показания А датчика 3 положения исполнительного органа комбайна с абсолютнор величиной корректирующего сигнала.

Таким образом, независимо от режима работы блока 8 программного управления в последний на вход опроса кода горизонтального положения исполнительного органа поступает сигнал с датчика 3 положения, скорректированный по заданному направлению и пройденному контуру выработки. Если наблюдается смещение комбайна в процессе воспроизведения программы и изменяется величина & на суммирующем входе сумматора 16, значение Д. остается неизменным.

Включение в состав системы автоматического управления двух датчиков положения комбайна откосительно контура пройденной выработки, блока коррекции относительно контура пройденной выработки; сумматора, определяющего текущее значение поправки коррекции, регистра для хранения последнего текущего значения поправки предшествовавшего исчезновению сигнала Засветка, когда луч лазера не достигнет фотоприемньЕх линеек при возрастание запьшенности выработки сумматора приведенной (суь5маторной) коррекции, регистра приведенной коррекции в начальный 1 тамент записи программы, сумматора абсолютной величины, корректирующего сигнала, сум- атора корректирующего показания датчика

713303

положения исполнительного органа позволяет осуществить автоматическую непрерывную коррекцию показаний датчика положения исполнительного органа, а следовательно, программы перемещений самого исполнительного органа при смещениях комбайна в вьфаботке вследствие реакции забоя на машину или связанных с ее переездом в условиях, Q когда запыленность выработки препятствует прохождению лазерного луча, задающего направление прохождения выработки.

Форм у л а изобретения

Система автоматического управления исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия, содержащая блок программного управления, блок исполнительных механизмов, датчик гонизонтального положения исполнительного органа и за- датчик направления лазерный, опти- чески связанный с двумя фотоприемниками, расположенными на комбайне один за другим перпендикулярно его продольной оси, отличающая- с я тем, что, с целью повьшения 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

Q

5

0

5

0

0

5

11«

|ключены соответственно к первому и второму входам блока коррекции по направлению, выход которого соединен с первьм 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.

/// /// /// /// /// ///

6

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет с высокой точностью и надежностью автоматически поддерживать направление и профиль подготовительной выработки (В). Для этого система снабжена дополнительно двумя датчиками 1 и 2 смещения комбайна относительно В, блоками кор- рекции по направлению 10 и по контуру 11, четьфьмя сумматорами 12, 14, 16 и 17 и регистрами 13 и 15 текущего и начального значения коррекции. Направление вьфаботки задается установленным в ее верхней части лазерным задатчиком 6. Датчики 1, 2, блок 11 и сумматор 14 образуют контур определения величины корректирующего сигнала (КС) относительно контура В. Расположенные на комбайне перпендикулярно его оси фотоприемники 4, 5, с (Л С ери г. 2

AWX/rr

X

gjuff.d