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数字孪生驱动掘进机远程自动截割关键技术研究
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更新于2024-08-06
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本文主要探讨了数字孪生技术在掘进机远程自动截割控制领域的应用,旨在解决当前掘进机远程操作依赖于视频监控和平面信息,人工操作经验主导导致的巷道断面成形质量不稳定、可靠性低的问题。文章首先介绍了数据感知环节,通过视觉测量技术获取掘进机的位姿数据,如姿态和位置,以及气体传感器获取的掘进环境数据,构建起数据孪生驱动的基础。 数据驱动部分,研究者建立了掘进机的虚拟模型,通过精确模拟和动作编程,使得虚拟模型能够反映真实设备的行为。同时,通过解决运动学问题,实现了虚拟模型与实际掘进机的动态同步,确保远程操作时的交互精度。 截割轨迹规划是核心内容,文中采用了三次多项式方法对巷道断面进行“S”形轨迹规划,这种路径规划有助于优化切割效率和提高断面成型质量。为了保证轨迹跟踪控制的准确性,设计了一种反馈线性积分滑模控制器,它能够实时调整掘进机的动作,使截割头稳定地跟随规划轨迹。 通信技术在远程控制中也扮演着关键角色,文章提到利用MySQL数据库作为数据交互媒介,并借助井下工业以太环网和矿用5G技术,实现了高效、可靠的数据远程传输,进一步增强了系统的实时性和响应速度。 实验结果显示,数字孪生驱动的掘进机远程自动截割控制系统表现出良好的性能,不仅能够精确控制截割头的轨迹,而且虚拟界面与实际设备的位姿同步,提高了作业的精准度和安全性。这种技术的发展对于提升煤炭行业的智能化水平,降低人为误差,以及保障矿山作业的高效、安全具有重要意义。 此外,文章还提到了其他相关的研究成果,如智慧矿山与5G、大采高工作面智能化综采、大数据在设备故障诊断中的应用等,这些都为数字化矿山建设提供了全面的技术支持和前景展望。本文深入探讨了数字孪生在掘进机远程自动截割控制中的实践应用,展示了其在煤矿智能化进程中的重要作用。
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