杨 超

（忻州窑矿机电科，山西 大同 037003）

引言

掘进机的定向掘进是实现矿井掘自动化、少人化的关键部分，其关键技术在于精确获取掘进机的坐标位置，通过实时坐标确定掘进机位置，目前有很多技术理论被应用在研究掘进机定向掘进中，如基于全站仪的定向掘进技术、基于电子罗盘的定向掘进技术、基于超声波测距仪的定向掘进技术等[1]。MEMS 即微机械系统，其集卫星技术、传感器技术、控制功能等于一体，具有信息获取、处理和执行功能。MEMS 惯性技术不依赖任何外界辅助条件，如激光、无线电等，定位精度完全取决于元器件本身，可避免外界干扰，且可以提供位置、速度、姿态角度和航向多组数据，利用该技术设计方案易于实现生产目标，且功能、精度容易满足，有一定的实际应用价值。

1 悬臂式掘进机掘进过程控制设计

1.1 MEMS 捷联惯性导航技术

MEMS 捷联惯性导航技术的核心结构为陀螺仪和加速度针，两者直接安装在掘进机机体上，工作时，陀螺仪感测掘进机的角运动信息，加速度计感测掘进机的线速度信息，均为机体坐标系下的物理量，经坐标转换、解算得到掘进机的位置信息，系统将其与给定的位置坐标进行比较，根据误差控制调整掘进机工作过程，使得掘进机机身中心和设定的巷道中心线趋于一致，实现定向掘进，保证完整切割断面。

1.2 掘进机构建模

对掘进机掘进机构进行建模时，首先要简化其掘进机构，如图1 所示。图中阴影部分为掘进机的两条履带，其长度为B，两履带间宽W。……