张 鹏

(山西西山煤电股份有限公司 西铭矿，山西 太原 030052)

0 引言

目前矿山机械的发展方向为智能化、大型化和无人化，悬臂式掘进机已经实现了机械化施工，但是操作人员的劳动强度依然很大，劳动环境十分恶劣，事故伤亡时有发生。为了改善矿工的工作环境，提高煤炭生产环节的安全性，对掘进机的自动掘进技术进行改造十分必要，本文研究了一种基于CAN总线和神经网络PID控制的掘进机自动掘进系统，能够对掘进机进行远程监视，实现预定掘进路线轨迹跟踪和截割自主作业。

1 自动掘进系统总体分析

1.1 掘进机工作原理

自动掘进机的工作过程可分解为三个动作：①掘进机在推进油缸的作用下向掘进方向移动；②液压机构带动刀盘高速旋转，切削泥土；③螺旋输送机把切削下来的泥土输送到带式输送机上，后经由渣土车运离掘进巷道。

1.2 自动掘进系统功能

自动掘进机的功能有自动跟踪掘进和人工操作掘进两种。自动跟踪掘进是掘进机在没有人为干预的情况下，按照预定三维轨迹，以路径最短、速度最快的方式完成岩石切割。人工操作掘进包含两方面的含义：①轨迹跟踪控制，在此控制过程中需要考虑地球切平面的控制和垂直平面的位移偏差控制；②岩石截割控制，在给定的轨迹约束内，掘进机的大臂以最优路径切割岩石壁。

(1) 轨迹跟踪控制。二维跟踪控制器和轨迹误差计算模块是轨迹跟踪控制中的两个重要设备，轨迹误差计算模块的功能是求取预定轨迹和由惯导系统获取的实际掘进轨迹的差值，二维跟踪控制器的功能是对掘进机器人进行运动控制。……