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基于DE-ABC算法的八自由度凿岩机械臂轨迹规划
1
作者 董克俭 高腾 李旭阳 《制造业自动化》 2026年第1期155-163,共9页
针对台车隧道凿岩作业情况中钻臂到达目标炮孔运行时间过长的问题,通过差分进化-人工蜂群(DE-ABC)算法优化轨迹曲线,增强机械臂运动稳定性,减少运动时间,提高作业效率。首先建立八自由度机械臂运动模型,通过自由度分解的方式计算目标点... 针对台车隧道凿岩作业情况中钻臂到达目标炮孔运行时间过长的问题,通过差分进化-人工蜂群(DE-ABC)算法优化轨迹曲线,增强机械臂运动稳定性,减少运动时间,提高作业效率。首先建立八自由度机械臂运动模型,通过自由度分解的方式计算目标点从笛卡尔空间到关节空间的逆解,在关节空间中利用“五次-五次-五次”三段多项式曲线对所求逆解进行轨迹规划,以轨迹运动时间和运动稳定性为优化目标,利用柯西扰动操作的DE-ABC算法对轨迹曲线进行优化,DE-ABC算法与传统人工蜂群(MABC)算法进行对比,结果表明DE-ABC算法改善了MABC算法易陷入局部最优的问题,适应度更好。 展开更多
关键词 机械臂 轨迹规划 DE-ABC算法 柯西扰动
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基于多目标优化的振荡截盘截割参数设计
2
作者 蒋云仲 孟文俊 +1 位作者 孙征宇 刘泽平 《机床与液压》 北大核心 2026年第1期44-48,共5页
为探究振荡截盘最优截割性能下的截盘截割参数组合,以偏心距、振荡频率、进给速率和截割深度为设计变量,以比能耗、最大瞬时截割率和截盘载荷为性能评价指标,基于25组正交试验数据建立响应面模型。采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化求解... 为探究振荡截盘最优截割性能下的截盘截割参数组合,以偏心距、振荡频率、进给速率和截割深度为设计变量,以比能耗、最大瞬时截割率和截盘载荷为性能评价指标,基于25组正交试验数据建立响应面模型。采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化求解,针对两种典型工况(工况1:优先考虑低能耗、低载荷;工况2:优先考虑高截割率、低载荷)分别赋予不同权重系数进行加权处理。结果表明:工况1中第一组最优解,相对于正交试验中第16组数据,比能耗降低64.7%,最大瞬时截割率提高25%,截盘载荷降低20.6%。工况2中第一组最优解,相对于正交试验中的第22组数据,比能耗降低32.5%,最大瞬时截割率提高391%,截盘载荷降低77.2%。仿真验证结果表明,相对于正交试验第22组,工况2第一组最优解截割深度由20 mm变为100 mm,平均载荷降低57.3%,显著提升了破岩效率,验证了该方法的有效性。该研究可为确定振荡截盘截割参数以达到最优截割性能提供参考。 展开更多
关键词 振荡截盘 截割性能 响应面模型 多目标遗传算法
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井下移动装备的冗余惯性测量单元定位性能
3
作者 司垒 张鹏辉 +3 位作者 王忠宾 魏东 顾进恒 梁斌 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第6期1223-1230,1279,1280,共10页
为提升煤矿井下移动装备的定位精度,提出一种基于冗余惯性测量单元(inertial measurement unit,简称IMU)的数据融合与解算方法。首先,设计6种冗余IMU的布局方式,建立不同布局方式下的比力加速度和角速度融合方程与解算模型;其次,对井下... 为提升煤矿井下移动装备的定位精度,提出一种基于冗余惯性测量单元(inertial measurement unit,简称IMU)的数据融合与解算方法。首先,设计6种冗余IMU的布局方式,建立不同布局方式下的比力加速度和角速度融合方程与解算模型;其次,对井下移动设备的运动轨迹进行仿真模拟,并对冗余IMU的不同布局方式展开对比分析;然后,搭建轮式小车运动实验台,根据设计的轨迹进行运动位姿检测,验证正四棱锥式IMU布局在静止状态和运动状态下的位姿解算精度;最后,为进一步测试冗余IMU布局的实用性,开展履带式钻孔机器人沿“直线-坡道”轨迹的运动实验。结果表明:正四棱锥式IMU布局具有更小的位置误差与姿态解算误差,优于其他冗余布局方式;正四棱锥式IMU布局解算的俯仰角、航向角、横滚角平均绝对误差分别为0.479 4°、0.210 8°、0.214 3°,在东、北、天方向位移的平均绝对误差分别为0.113 3、0.075 2、0.166 9 m,证明该布局方式可更好地抑制误差累积。 展开更多
关键词 井下移动装备 惯性测量单元 冗余布局 精确定位
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改进ADBO-ASRS-AFPN的悬臂式掘进机主传动故障诊断方法
4
作者 吕圣林 《机电工程》 北大核心 2026年第1期92-101,共10页
现有的悬臂式掘进机主传动系统故障诊断方法,存在诊断精度低且深度学习故障诊断模型超参数敏感等问题,为此,提出了一种基于自适应蜣螂优化的自适应频谱与残差递进渐近式特征金字塔网络(ADBO-ASRS-AFPN)的故障诊断方法。首先,使用了自适... 现有的悬臂式掘进机主传动系统故障诊断方法,存在诊断精度低且深度学习故障诊断模型超参数敏感等问题,为此,提出了一种基于自适应蜣螂优化的自适应频谱与残差递进渐近式特征金字塔网络(ADBO-ASRS-AFPN)的故障诊断方法。首先,使用了自适应频谱模块,对振动信号进行了自适应高频噪声滤除;然后,采用了残差递进特征提取模块,提取了信号的多尺度时域特征;接着,对多个尺度特征采用渐近式特征金字塔进行了故障特征的语义协同增强,针对模型性能对超参数敏感的问题,引入了自适应蜣螂优化算法对该算法的关键超参数进行了自适应寻优;最后,利用模拟故障实验数据对故障诊断方法的有效性和优越性进行了验证。研究结果表明:该模型在典型工况上的故障诊断准确率达到98.23%,采用对比实验验证了该模型与其他传统模型相比具有一定的优越性;开展了消融实验,验证了各组成模块对该模型性能提升的贡献。该研究结果可为悬臂式掘进机主传动系统的故障诊断提供新方法。 展开更多
关键词 采掘机械 机械传动系统 自适应频谱模块 深度学习 优化算法 自适应蜣螂优化的自适应频谱与残差递进渐近式特征金字塔网络
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一种新型旋转磁力冲击破岩装置设计
5
作者 刘晓辉 董思宇 刘秉炎 《西安科技大学学报》 北大核心 2026年第1期152-161,共10页
为解决传统钻爆法岩体破碎不规整、环境污染严重、施工安全风险高,以及铣削法能耗高、刀具磨损严重等问题,提出一种新型旋转磁力冲击破岩装置,建立了磁力冲击动力学模型,分析了磁铁厚度、半径、磁极对数以及冲击频率对磁力的影响规律;... 为解决传统钻爆法岩体破碎不规整、环境污染严重、施工安全风险高,以及铣削法能耗高、刀具磨损严重等问题,提出一种新型旋转磁力冲击破岩装置,建立了磁力冲击动力学模型,分析了磁铁厚度、半径、磁极对数以及冲击频率对磁力的影响规律;采用仿真分析与试验验证相结合的方法,探究其在不同工况下的力学响应特性。结果表明:磁铁厚度与半径增大可显著提升磁力,但磁力增长率随着尺寸增加而逐渐降低,磁极对数增加反而导致磁力下降,实际冲击过程中摩擦力影响明显;下板最大加速度随电机转速升高而增大,在2 r/s时达到峰值,但4种转速下输出冲击力差异较小;随着冲击频率提高,磁铁加速度增大,单次冲击时间缩短,磁力变化曲线斜率上升,冲击加速度随之提升;在5种冲击频率条件下,磁力峰值均稳定在950 N左右,受频率变化影响不显著。研究为高效、低扰动、绿色化的岩石破碎技术提供了新思路。 展开更多
关键词 磁力冲击 冲击破岩 磁铁参数 磁极对数 冲击频率
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掘进机截割部实验台数字孪生监测系统研究
6
作者 马天兵 杨启程 +2 位作者 李长鹏 史瑞 彭猛 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期131-137,共7页
掘进机截割部实验台在模拟截割过程中,粉尘浓度高,会引起掘进机截割状态实时监测的可视化效果差、安全性低等问题,为此,提出了一种基于数字孪生的掘进机截割实验状态实时监测方法。首先,绘制了数字孪生掘进机截割部实验系统五维模型架构... 掘进机截割部实验台在模拟截割过程中,粉尘浓度高,会引起掘进机截割状态实时监测的可视化效果差、安全性低等问题,为此,提出了一种基于数字孪生的掘进机截割实验状态实时监测方法。首先,绘制了数字孪生掘进机截割部实验系统五维模型架构;其次,基于UE 5软件开发了掘进机截割部实验系统数字孪生体,主要包括截割部数字场景的搭建、孪生数据传输与管理、虚实数据映射等;最后通过掘进机截割实验进行数字孪生集成功能验证。实验结果表明,运用数字孪生技术实现场景漫游可有效提升掘进机截割状态可视化监测效果,为截割实验安全性提供保障。 展开更多
关键词 数字孪生 掘进机截割部 数据交互 状态监测 数据可视化
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基于EDEM-ADAMS的采煤机摇臂壳体变形规律研究
7
作者 田立勇 于晓涵 于宁 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期220-231,共12页
为了剖析采煤机摇臂壳体失效的根源、保障采煤机安全稳定运行,分析了采煤机摇臂壳体变形的影响因素,研究了壳体变形规律。首先,构建了摇臂壳体力学模型,梳理了影响摇臂壳体变形的载荷因素,其中包括采煤机截割时煤岩对滚筒产生的外部作... 为了剖析采煤机摇臂壳体失效的根源、保障采煤机安全稳定运行,分析了采煤机摇臂壳体变形的影响因素,研究了壳体变形规律。首先,构建了摇臂壳体力学模型,梳理了影响摇臂壳体变形的载荷因素,其中包括采煤机截割时煤岩对滚筒产生的外部作用力及齿轮传动系统所形成的内部载荷;其次,采用Solidworks软件建立了摇臂三维模型,并基于EDEM-ADAMS软件搭建了采煤机截割含铝质岩、灰色岩、石灰岩和粉砾岩等4种夹矸煤岩的仰角工况模型,进行摇臂壳体变形仿真;最后,搭建了壳体变形测试平台,进行了采煤机截割粉砂夹矸煤岩的实验。仿真结果表明:滚筒牵引阻力的均值小于截割阻力均值,且两者均大于侧向受力均值;壳体承受外部载荷后,其变形呈现较复杂的态势,在摇臂壳体与滚筒行星减速器结合部位的变形较大,失稳风险较大;摇臂壳体在齿轮轴位置的变形呈现多波峰、非线性、近似正态分布。实验结果表明,距滚筒行星减速器越近,变形越大,这与仿真结果高度吻合。研究清晰地揭示了摇臂壳体在复杂载荷下的变形规律,为摇臂壳体的改进设计提供了强劲的理论支撑,有助于优化采煤机设计方案,降低壳体失效风险,有效提升采煤机在实际生产作业中的可靠性与稳定性。 展开更多
关键词 摇臂壳体 EDEM仿真 截割载荷 变形规律 实验测试
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高压泡沫涨裂破岩特性试验研究
8
作者 刘送永 崔松 顾聪聪 《岩土工程学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期125-134,共10页
针对钻爆法和机械法在岩石破碎工程中的弊端,基于泡沫的高黏性和可压缩性,提出了高压泡沫涨裂破岩技术。首先设计高压泡沫涨裂破岩装置,理论分析高压泡沫瞬间释放冲击岩石涨裂孔过程,搭建高压泡沫涨裂力测试装置并开展涨裂力影响试验,... 针对钻爆法和机械法在岩石破碎工程中的弊端,基于泡沫的高黏性和可压缩性,提出了高压泡沫涨裂破岩技术。首先设计高压泡沫涨裂破岩装置,理论分析高压泡沫瞬间释放冲击岩石涨裂孔过程,搭建高压泡沫涨裂力测试装置并开展涨裂力影响试验,建立高压泡沫涨裂破岩试验系统,探讨不同空气体积分数时的泡沫涨裂特性,揭示高压泡沫涨裂破岩机理。研究表明:高压泡沫释放时,能够在涨裂孔内产生比泡沫初始压力更高的涨裂力,但涨裂力随泡沫空气体积分数增加而先增大后减小,高压泡沫涨裂破岩经历了裂纹初生、裂纹扩展、涨裂抛掷、涨裂结束4个阶段,破岩重量随泡沫空气体积分数的增加而先增大后减小,当空气体积分数为60%时,由高压泡沫冲击涨裂孔产生的压应力波在岩石上表面反射形成的拉应力造成岩石破坏形式为涨裂坑,空气体积分数为70%~90%时,泡沫涨裂形式为大块岩石分离,这主要是由孔底直角处应力集中效应造成。 展开更多
关键词 高压泡沫 涨裂破岩 裂纹扩展 涨裂力
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煤层气开发-瓦斯治理-甲烷减排一体化技术探索与进展 被引量：7
9
作者 桑树勋 谢洪高 +5 位作者 颜智华 刘世奇 周效志 韩思杰 郑司建 皇凡生 《工程科学学报》 北大核心 2025年第4期606-619,共14页
煤炭甲烷是煤层气、煤矿瓦斯赋存于煤层中与煤共伴生的以甲烷为主的烃类气体统称,基于煤炭甲烷的能源气体、灾害气体和温室气体的“三重”属性,研发煤层气开发-瓦斯治理-甲烷减排一体化技术,推进煤炭甲烷的高效开发利用,对保障我国能源... 煤炭甲烷是煤层气、煤矿瓦斯赋存于煤层中与煤共伴生的以甲烷为主的烃类气体统称,基于煤炭甲烷的能源气体、灾害气体和温室气体的“三重”属性,研发煤层气开发-瓦斯治理-甲烷减排一体化技术,推进煤炭甲烷的高效开发利用,对保障我国能源安全、生产安全与生态安全具有重要意义.针对煤层气与煤炭全生产周期协调开发的工程接续部署及空间配置关系优化难,构造煤发育赋煤区内煤层气难采、煤矿瓦斯难抽、风排瓦斯量大,低浓度、超低浓度煤炭甲烷利用率低等问题,试图探索提出一体化技术的思路和研究方向.本文系统梳理了煤矿区煤层气开发、瓦斯治理和甲烷减排技术的现状、进展及挑战,探索构建了集“煤炭采前-采中-采后地面井一体化部署与接续抽采技术”、“煤矿采动区地面井抽采-井下钻孔联合部署与协同抽采技术”、“构造煤煤层气开发与煤层降突消突一体化技术”和“煤炭甲烷高浓度-中低浓度-超低浓度梯级开发利用与大气排放管控技术”为一体的煤层气开发-瓦斯治理-甲烷减排一体化技术体系.未来,该一体化技术体系有望在我国煤与煤层气协调开发全周期接续部署、矿区全空间联合抽采瓦斯治理和煤矿生产全周期甲烷浓度梯级利用领域发挥更大作用,推动我国煤矿区煤层气高效勘探开发-瓦斯有效治理-煤炭甲烷全浓度减排与大气排放管控技术领域的工程应用和发展. 展开更多
关键词 煤层气开发 瓦斯治理 煤炭甲烷减排 全周期接续部署 全空间联合抽采 全浓度梯级利用
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基于DSP的电牵引采煤机自适应截割控制系统设计
10
作者 李慎君 《煤矿机械》 2026年第1期39-42,共4页
由于煤层厚度不均匀、硬度差异大,传统人工示教记忆截割存在煤炭资源回收率低等问题。为此,提出了一种以多核DSP为核心的智能截割控制方案,利用模糊算法作为自适应调节器、PID算法作为自适应控制器,并同步设计了相应的硬件和软件系统。... 由于煤层厚度不均匀、硬度差异大,传统人工示教记忆截割存在煤炭资源回收率低等问题。为此,提出了一种以多核DSP为核心的智能截割控制方案,利用模糊算法作为自适应调节器、PID算法作为自适应控制器,并同步设计了相应的硬件和软件系统。硬件集成多核DSP实时处理模块和FPGA传感器阵列,实时感知煤层参数;软件嵌入模糊自适应算法与PID控制算法,动态匹配截割参数。通过闭环调控截割头进给速度与滚筒高度,适配不同厚度、不同硬度煤层,改善系统能耗问题。通过开发自适应截割控制系统,突破了传统记忆截割局限,实现了不同厚度、不同硬度煤层的高效截割,对提高电牵引采煤机的工作效率、降低开采成本具有重要意义。 展开更多
关键词 电牵引采煤机 截割控制系统 DSP 自适应控制 模糊PID
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极浅埋煤层连采机条带式开采工艺研究与实践
11
作者 魏帅 《煤矿机械》 2026年第1期166-170,共5页
针对极浅埋煤层开采的技术难题,在连采机条带式开采装备与工艺基础上,采用理论分析与数值模拟的方法进行深入分析。经研究发现:采硐影响半径为23.2 m,采硐间煤柱可有效降低采硐相互影响;条带开采后,中部位置的煤柱所受垂直应力增大,向... 针对极浅埋煤层开采的技术难题,在连采机条带式开采装备与工艺基础上,采用理论分析与数值模拟的方法进行深入分析。经研究发现:采硐影响半径为23.2 m,采硐间煤柱可有效降低采硐相互影响;条带开采后,中部位置的煤柱所受垂直应力增大,向两侧逐步递减;极限平衡状态的煤柱在自由面一侧呈不规则半圆状,脱离极限平衡状态的煤柱主要分布在采硐中间位置;边坡自由面中部与顶部易发生张拉破坏;工作面上方覆岩是开采关键层位。最终,通过边帮开采试验,验证了采掘装备与工艺的可行性。 展开更多
关键词 条带式开采工艺 极浅埋 连采机 数值模拟
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不同安装角下含贯通节理煤岩截齿截割性能数值模拟研究
12
作者 任春平 王东 +1 位作者 徐鹏 毛汉成 《煤矿机械》 2026年第1期48-53,共6页
采煤机截齿截割煤岩是一个复杂过程,受煤层赋存条件的影响,尤其是节理特征,而截齿安装角度对其截割性能影响至关重要。因此,为了研究采煤机截齿截割含贯通节理煤岩的性能,通过SolidWorks建立截齿三维模型,应用ABAQUS有限元软件构建截割... 采煤机截齿截割煤岩是一个复杂过程,受煤层赋存条件的影响,尤其是节理特征,而截齿安装角度对其截割性能影响至关重要。因此,为了研究采煤机截齿截割含贯通节理煤岩的性能,通过SolidWorks建立截齿三维模型,应用ABAQUS有限元软件构建截割与煤岩的有限元耦合模型,探究不同安装角对截齿截割含贯通节理煤岩性能影响的变化规律。结果表明,随着截齿安装角的增加,截齿截割力均值、峰值均值、载荷波动系数和单位时间落煤质量均呈增加趋势。该研究对于优化镐形截齿设计和提高截割复杂煤层的效率具有一定的意义。 展开更多
关键词 贯通节理 截齿 安装角 截割性能
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基于六臂掘锚机的快速掘进系统研究
13
作者 王鹏 《煤炭技术》 2026年第1期159-162,共4页
为提高煤矿井下巷道的掘进效率,介绍了基于六臂掘锚机的快速掘进系统。六臂掘锚机集掘进、超前临时支护、支护系统等于一体,适用于大中型煤矿各种地质条件下的掘锚一体化作业,实现快速掘进。快速掘进系统以六臂掘锚机为核心,配套后支护... 为提高煤矿井下巷道的掘进效率,介绍了基于六臂掘锚机的快速掘进系统。六臂掘锚机集掘进、超前临时支护、支护系统等于一体,适用于大中型煤矿各种地质条件下的掘锚一体化作业,实现快速掘进。快速掘进系统以六臂掘锚机为核心,配套后支护设备、运输系统等设备;六臂掘锚机、后支护设备、运输系统三者明确分工,合理布局。快速掘进系统降低作业人员的劳动强度,实现掘进工作面掘进、支护作业全流程机械化。 展开更多
关键词 快速掘进系统 掘锚机 支护系统 运输系统
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煤矿掘锚一体机发展现状及趋势的探讨
14
作者 桑盛远 《煤矿机械》 2026年第1期79-83,共5页
针对煤矿高效快速掘进对智能化、高适应性装备的迫切需求,系统梳理了国内外掘锚一体机发展现状:国际厂商以技术导向,在自动化与可靠性方面处于领先地位;国内企业则以需求导向,在复杂地质条件适应性方面具有显著优势。分析表明,掘锚一体... 针对煤矿高效快速掘进对智能化、高适应性装备的迫切需求,系统梳理了国内外掘锚一体机发展现状:国际厂商以技术导向,在自动化与可靠性方面处于领先地位;国内企业则以需求导向,在复杂地质条件适应性方面具有显著优势。分析表明,掘锚一体机发展呈现三大趋势:一是产品多元化,已形成基于围岩稳定性的清晰谱系,在复杂地质条件下则依靠小空顶等技术确保安全;二是人性化设计,主要体现在机载除尘器降噪与空间优化,以及机载探水钻机自动化与精度的持续提升;三是系统化成套化,通过配套辅助运输、锚杆转载和连续运输设备,构建一体化作业线。该探讨分析对掘锚一体机的技术升级与系统优化具有重要的借鉴与参考意义。 展开更多
关键词 掘锚一体机 快速掘进 发展现状 趋势
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基于PID算法的煤矿掘进机械远程智能控制系统
15
作者 聂猛猛 宗宪生 《信息记录材料》 2026年第2期177-179,共3页
针对煤矿井下掘进作业环境恶劣、地质条件复杂导致传统掘进机械控制精度低、响应滞后及安全隐患突出等问题,本研究提出一种基于比例-积分-微分(PID)算法的煤矿掘进机械远程智能控制系统。该系统通过构建多层级控制架构,融合高精度传感... 针对煤矿井下掘进作业环境恶劣、地质条件复杂导致传统掘进机械控制精度低、响应滞后及安全隐患突出等问题,本研究提出一种基于比例-积分-微分(PID)算法的煤矿掘进机械远程智能控制系统。该系统通过构建多层级控制架构,融合高精度传感器与工业以太网通信技术,利用PID算法对掘进截割轨迹与速率进行实时闭环调节。结果表明,相较于传统控制系统,将响应时间缩短57.1%,稳态误差降低77.1%,能耗下降10.9%,特别是在复杂地质条件下展现出优异的抗干扰能力。综上,该系统能够有效提升掘进作业的控制稳定性与响应速率,同时优化系统能耗并提高截割精度,可为煤矿智能化开采提供可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 比例-积分-微分算法(PID) 煤矿掘进机械 远程智能控制系统 系统设计
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基于机器学习的煤系地层TBM掘进巷道围岩强度预测 被引量：3
16
作者 丁自伟 高成登 +6 位作者 景博宇 黄兴 刘滨 胡阳 桑昊旻 徐彬 秦立学 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页
为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)... 为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习算法作为基学习器,线性回归(LR)算法作为元学习器,提出了一种基于Stacking集成算法的预测模型,并对比分析了Stacking集成算法与单一机器学习算法模型的预测性能。结果表明:二值判别与箱线图可有效对原始数据进行预处理;模型的主要输入特征参数为刀盘推力F、刀盘扭矩T、贯入度FPI、刀盘转速RPM、刀盘振动加速度A;Stacking模型在测试集上的拟合优度可达0.976,而均方误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差分别仅有0.031,0.148和0.092,与其他3种模型相比,其拟合优度最高,误差指标数值最小,集成模型具有更高的预测精度,能够有效地预测煤矿TBM掘进巷道围岩点荷载强度。研究验证了Stacking模型的准确性,可为煤矿TBM掘进参数控制和巷道支护参数调整提供科学的参考依据。 展开更多
关键词 煤矿全断面掘进机 TBM掘进参数 Stacking集成算法 数据预处理 围岩强度预测
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煤矿井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术 被引量：1
17
作者 张旭辉 解彦彬 +6 位作者 杨文娟 张超 万继成 董征 王彦群 蒋杰 李龙 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期245-256,共12页
【目的】针对煤矿井下采掘作业中采煤和除尘活动引发尘雾分布不均及复杂光照条件,导致视频图像模糊不清、信息量和细节丢失等问题,提出了一种井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术。【方法】首先对雾图进行区域分割,计算不同亮度... 【目的】针对煤矿井下采掘作业中采煤和除尘活动引发尘雾分布不均及复杂光照条件,导致视频图像模糊不清、信息量和细节丢失等问题,提出了一种井下采掘工作场景非均质图像去雾与增强技术。【方法】首先对雾图进行区域分割,计算不同亮度区域的全局暗通道环境光均值,并与通过自适应伽马矫正和多尺度高斯滤波得到的局部亮通道环境光进行加权融合,以获得精确的环境光估计。为了保证图像细节的同时实现自然去雾效果,采用多尺度融合矫正技术处理透射图,并利用联合双边滤波得到精细化的透射图,结合大气散射模型,实现尘雾图像的清晰化。针对去雾后的图像整体较暗且对比度不足,进一步采用修正白平衡处理,将图像转换到HSV空间,提出自适应饱和度矫正和改进对比度增强算法,并结合拉普拉斯锐化提升图像的细节和对比度。【结果和结论】通过选取DCP、MRP、OSFD、MF-LIME、CEEF 5种算法处理真实典型的场景图像,并采用多项指标与本研究算法处理结果进行对比实验,结果表明:与新颖优秀算法的最优指标对比,提出算法相比CEEF在平均梯度的平均提升约为两倍,提升了图像的清晰度;相比MRP的信息熵平均降低约为1%,保留了更多图像信息;相比OSFD的标准差平均提升约为6%,改善了图像对比度;相比CEEF的FADE平均降低约为23%,能更有效地降低尘雾密度且运行速度较快,表现出更优越的性能。提出的算法能够有效提高煤矿井下采掘工作场景中模糊图像的视觉效果和图像质量,增强了其在工程应用中的实用性。 展开更多
关键词 区域分割 暗亮通道融合 对比度增强 修正白平衡 自适应饱和度矫正 采掘作业
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面间煤柱掘支机器人集群数字孪生系统高效虚实同步方法 被引量：2
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作者 毛清华 司马俊雷 +5 位作者 马宏伟 王川伟 陈彦璋 郭文瑾 崔闻达 成佳帅 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期228-238,共11页
【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通... 【目的】针对面间煤柱掘支机器人集群虚拟模型数据量大、数据传输异常等导致虚实同步效果不佳问题,提出了一种基于三维模型轻量化与轨迹预测-修正模型的数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步方法。【方法】定义了配合依赖顶点的概念,通过引入配合依赖顶点坍缩影响因子来改进二次误差度量算法,约束装配体三维模型轻量化过程使其保持各构件之间的配合关系,减小三维模型数据规模;建立了掘支机器人集群轨迹预测-修正模型,基于Self-Attention-LSTM轨迹预测算法预测孪生机器人集群的运动轨迹,结合二次插值法实时修正预测轨迹,保证虚拟模型与物理装备虚实同步的时空一致性。并构建了数字孪生掘支机器人集群高效虚实同步模拟验证平台。【结果和结论】引入配合依赖顶点坍缩影响因子约束轻量化过程,可有效抑制三维模型几何误差的增长,保持装配体配合面基本不变,可达到90%数据压缩率;1.5 s运动轨迹预测任务中,Self-Attention-LSTM轨迹预测算法误差最小,轨迹预测-修正方法可使驱动轨迹的MAD缩小74.28%,有效保障虚实同步一致性与平稳性;虚实同步延迟最大为55.28 ms,最大虚实同步位置绝对误差为1.93 mm、相对误差为1.07%,实现了掘支机器人集群高精度、低延迟虚实同步。提出的高效虚实同步方法为提升煤矿装备数字孪生系统运行效率提供了新思路。 展开更多
关键词 面间煤柱 数字孪生 掘支机器人集群 模型轻量化 二次误差度量 轨迹预测-修正
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采煤机自适应截割技术研究进展及发展趋势 被引量：4
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作者 王忠宾 李福涛 +3 位作者 司垒 魏东 戴嘉良 张森 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期296-311,共16页
自适应截割技术是实现采煤机智能化的核心技术,对提升煤矿开采效率、提高安全性和资源利用率具有重要作用。因此,开展了自适应截割技术的综述研究,重点探讨了其技术原理及应用现状。根据核心功能和技术目标,将采煤机自适应截割技术划分... 自适应截割技术是实现采煤机智能化的核心技术,对提升煤矿开采效率、提高安全性和资源利用率具有重要作用。因此,开展了自适应截割技术的综述研究,重点探讨了其技术原理及应用现状。根据核心功能和技术目标,将采煤机自适应截割技术划分为记忆截割、透明地质、煤岩识别和自适应控制4个研究内容。记忆截割通过记录历史数据来优化采煤路径,透明地质利用综合探测技术获取实时地质信息,煤岩识别技术根据不同的识别原理,可以分为基于物理参数的间接法、基于视觉的直接法、以及探地雷达和超声波等基于波动特性的探测法,以实现煤岩界面或煤岩性质的精确识别,自适应控制则通过自动化调节采煤机的运行参数。这些技术从多个角度提升了采煤机的智能化水平。然而,由于煤层地质条件及恶劣开采环境的影响,现有技术在适应性和经济性方面存在一些局限性。因此,针对未来采煤机自适应截割技术的发展趋势,提出了以下建议:促进记忆截割、透明地质与煤岩识别技术的融合,以实现更高效的煤层信息获取;采用多传感器融合技术,以提高煤岩识别的准确度和可靠性;发展基于大数据分析的智能决策支持系统,优化采煤机的运行策略,同时研究多领域协同仿真控制策略,以应对技术瓶颈并增强系统性能。 展开更多
关键词 自适应截割 煤岩识别 记忆截割 透明地质 图像特征
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液压支架供液系统快速泵控补液稳压方法 被引量：2
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作者 曹超 赵继云 +4 位作者 高凯 王浩 李冉 刘浩 张鹤 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期468-479,共12页
针对目前液压支架跟机动作过程中系统供液流量适配不及时、不合理导致的系统压力冲击大、波动频繁等问题,提出了基于伺服泵的快速泵控补液稳压供液系统新构型,推导出适应支架动作的稳压供液流量的计算模型,给出了快速泵控补液稳压供液... 针对目前液压支架跟机动作过程中系统供液流量适配不及时、不合理导致的系统压力冲击大、波动频繁等问题,提出了基于伺服泵的快速泵控补液稳压供液系统新构型,推导出适应支架动作的稳压供液流量的计算模型,给出了快速泵控补液稳压供液系统构型中伺服泵参数配置方法。搭建了AMESim与Simulink联合仿真模型,按照对应不同支架动作的差异性稳压供液流量策略,对比了多泵联动传统供液形式与快速泵控补液稳压供液形式下的系统压力变动特性和支架动作周期,并进行实验验证。结果表明:根据系统压力变化趋势、执行机构结构参数,能够准确得出执行机构不同动作的需液量,进而形成稳压补液流量计算方法;结合快速泵控补液稳压供液方式,改善了系统压力变动特性,并加快了支架动作周期,支架动作过程中升柱和顺序推刮板输送机动作压力波动幅值分别减少23%和56%,动作时间分别缩短了1.5%和5%,降柱和拉架动作的系统压力波动次数减少,动作时间分别缩短了5.7%和3.2%。支架整个动作过程中供液系统压力均不低于卸载阀恢复压力,系统压力波动次数减少25%,支架整体动作时间缩短了4.2%。 展开更多
关键词 液压支架 稳压供液 多泵联动 快速泵控
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