基于改進(jìn)SFS算法的錨桿鉆臂參數(shù)整定研究

陶 磊，陳 岳，王宏偉，李 超，姚林虎

(1.太原理工大學(xué) 機械與運載工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.太原理工大學(xué) 山西省煤礦智能裝備工程研究中心，山西 太原 030024)

“采掘失衡”是當(dāng)今大型煤礦巷面臨的難題，研發(fā)煤礦巷道智能支護(hù)設(shè)備對于解決此類問題，提高煤礦生產(chǎn)效率有著重要意義[1，2]。其中，錨桿鉆臂自動定位控制是實現(xiàn)井下自動支護(hù)作業(yè)的關(guān)鍵，利用錨桿鉆臂運送其頂端的自動鉆錨機構(gòu)準(zhǔn)確的到達(dá)指定錨護(hù)位置。相對于傳統(tǒng)機械臂自動控制技術(shù)，錨桿鉆臂在煤礦井下巷道內(nèi)工作，存在較強的干擾，以及環(huán)境不確定性，使得其他行業(yè)內(nèi)的機器人控制技術(shù)難以直接應(yīng)用于煤礦智能機器人控制[3]。因此推進(jìn)高精度井下錨桿支護(hù)機器人智能化控制對加快我國實現(xiàn)井下錨護(hù)智能化以及智慧礦山建設(shè)有著極為重要的意義。

PID控制因其簡單、控制效果好等優(yōu)點[4]被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備的控制中，現(xiàn)將PID控制算法應(yīng)用于錨桿鉆臂控制中。由于井下工作的特殊工況，需要著重考慮PID參數(shù)的選擇，傳統(tǒng)PID參數(shù)整定過程采用配湊等方法，不僅耗時長，而且最終PID的控制效果不佳[5，6]。針對PID參數(shù)整定存在的困難，大量學(xué)者尋找其他方式優(yōu)化PID參數(shù)[7-10]。EMRE ?elik[11]將隨機分形搜索算法應(yīng)用于自動穩(wěn)壓系統(tǒng)的PID控制中，優(yōu)化了PID增益參數(shù)，得出利用隨機分形搜索算法整定的PID參數(shù)具有較好的魯棒性。Rahman T A Z[12]等提出4種混沌增強變體，提高了前代算法的收斂速度和搜索結(jié)果的準(zhǔn)確性。VAN Tran H[13]等提出一種圍繞所有現(xiàn)有解決方案探索大區(qū)域的方法對擴散過程進(jìn)行改進(jìn)，提高了搜索精度。……