基于多目標優化的采煤機截割最優運動參數匹配策略

郭殿林, 岳 博

(黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院, 哈爾濱 150022)

0 引 言

滾筒式采煤機作為開采煤礦的主力機械,在采煤過程中主要承擔破煤和裝煤兩大任務。當前采煤機大多是以恒功率進行截割控制,牽引速度無法根據現場煤巖的實際工況給出最合適的大小,很容易影響采煤機的整機性能,使采煤機難以處于最佳的工作狀態。

針對此問題,國內外很多學者進行了研究,葛帥帥等[1]利用遺傳算法得到不同工況下最優的運動學參數,降低了齒輪動載荷,提高了采煤的經濟性能。趙麗娟等[2]采用改進的MOGWO算法獲得了最優決策方案,構建了自適應控制系統。金忠峰[3]利用牛頓—拉格朗日法對最優運動學參數進行了求解。施磊[4]通過改進粒子群算法求解不同工況下的最優運動參數,以協同調速截割煤巖,提高了采煤機的綜合性能。張波[5]采用Matlab中的Optimization工具箱選取內點算法對采煤機最優截割性能函數的約束優化進行求解,證明了系統協同控制的有效性。但以上研究僅考慮了隨截割阻抗對運動學參數的影響,而未考慮截割深度的影響,未分析不同運動參數控制下采煤機截割性能。筆者通過建立滾筒性能指標的數學模型,以不同性能指標綜合最優構建目標函數,采用SA-PSO算法優化運動參數最佳匹配關系,對A-h-v曲面和A-h-n曲面進行擬合,分析采煤機在受到截割深度及截割阻抗變化的影響時牽引速度和滾筒轉速的最優值。

1 截割性能多目標優化模型的構建

1.1 滾筒性能指標的數學模型

采煤機滾筒的截割性能指標一般包括生產率、塊煤率、截割比能耗和裝煤率等。……