基于捷聯慣導的采煤機定位定姿技術實驗研究

楊 海,李 威,羅成名,范孟豹,應葆華

(中國礦業大學機電工程學院,江蘇徐州 221116)

基于捷聯慣導的采煤機定位定姿技術實驗研究

楊 海,李 威,羅成名,范孟豹,應葆華

(中國礦業大學機電工程學院,江蘇徐州 221116)

針對煤礦井下“三機”自動化中的采煤機定位精度較低的問題,根據采煤機工作環境惡劣、空間封閉、干擾較多的特點,提出了一種基于捷聯慣性導航(SINS)的采煤機位姿定位方法。該方法利用捷聯慣性導航系統中的三軸加速度計和三軸陀螺儀實時測量采煤機的加速度和角速度信息,并根據四元數捷聯慣導位姿解算方法解算出采煤機的實時位置和姿態信息,得到精確的采煤機運動軌跡,實現對采煤機的實時體定位。對定位平臺進行仿真和利用綜采工作面“三機”實驗裝置搭建采煤機捷聯慣導定位實驗平臺進行實驗,結果表明,采煤機捷聯慣導定位系統能夠準確跟蹤基準軌跡,采煤機沿工作面方向運行20 m,位置姿態跟蹤誤差分別為0.5 m和0.7°,滿足煤礦采煤機定位精度要求,該系統能夠實現采煤機的實時精確定位。

采礦機群;采煤機跟蹤;捷聯慣導;定位定姿;精度分析

煤炭是我國重要的基礎能源和原料,以煤為主的能源結構在相當長時間內不會改變,隨著國民經濟的發展,煤炭的需求量越來越大,伴隨的煤礦安全事故也在不斷增多。煤炭資源安全高效開發利用技術成為了國內外學者研究的熱點領域[1]。最有效的解決方案之一是實現煤礦生產裝備機械化及自動化,從而實現井下無人或少人開采,其中對采礦“三機”的信息感知技術是實現采礦“三機”自動化的關鍵技術。……