基于SINS的采煤机精准定位与姿态控制实验研究

在本文中，研究者针对煤矿井下"三机"自动化过程中采煤机定位精度较低的问题，提出了一个创新性的解决方案。他们采用了基于捷联惯性导航系统（SINS）的采煤机位姿定位方法。这种技术特别适应于采煤机工作环境的特殊性，如恶劣的环境条件、空间封闭以及众多干扰因素。 SINS系统的核心是利用内置的三轴加速度计和三轴陀螺仪来实时监测采煤机的加速度和角速度数据。通过四元数捷联惯导位姿解算算法，这些传感器收集的数据被用来计算出采煤机在三维空间中的实时位置和姿态，从而实现对其精确的运动轨迹跟踪。这不仅有助于提高作业效率，还能确保设备安全，减少因定位不准确可能导致的操作风险。 为了验证这一方法的有效性，研究团队进行了两部分实验。首先，他们在计算机上进行了仿真模拟，模拟了不同工况下的采煤机运动，以便在理想条件下测试定位性能。其次，他们在综采工作面上搭建了实际的"三机"实验装置，将采煤机与SINS系统集成，实地测试了其在真实煤矿环境中的定位能力。实验结果显示，当采煤机沿工作面运行20米时，位置误差控制在0.5米以内，姿态跟踪误差仅为0.7°，这表明系统达到了煤矿采煤机所需的定位精度标准，实现了采煤机的实时精确定位。 该研究的重要贡献在于提供了一种实用的解决方案，解决煤矿井下复杂环境下采煤机定位问题，对于提升煤矿开采的智能化水平和安全性具有重要意义。同时，它也为其他类似工业环境中的移动设备定位提供了有价值的参考，特别是在精度要求较高的领域，如无人设备操作或远程监控。此外，文中提到的国家高技术研究发展计划和江苏省研究生培养创新工程等项目的资助，显示了该领域的研究得到了官方的认可和支持，进一步推动了相关技术的发展和应用。