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随着科学技术的不断发展,人们越来越对地下巷道施工的安全性和舒适性提出了更高的要求。掘进机在地下工程和采矿工程中大量使用,使得掘进机向智能化与无人化方向发展成了一大趋势。本文首先对自动掘进系统的总体功能进行了结构分析,并设计了自动掘进系统的总体结构框架。主要对惯性导航定位的两个方面,即运动轨迹惯性测量定位和机器人大臂惯性测量定位进行了分析,着重阐述了如何把载体坐标变换为惯性坐标,从而对机器人大臂进行惯性测量定位,进而实现跟踪控制和截割控制。在此基础上设计了系统工作的状态流程和掘进流程、硬件和软件系统的结构体系以及系统的几个控制回路。本文采用了CAN总线技术来实现系统的通信网络,介绍了CAN总线的发展状况和性能特点,分析了CAN总线的物理层和数据链路层的相关功能,并介绍了CAN总线技术规范的主要内容。为了实现上位机与下位机间通信,介绍了PCI5110智能CAN接口卡,设计了上位机与下位机间应用层的通信协议。本文通过对PID控制算法的原理分析,着重研究了自动掘进系统的强非线性、快速时变不确定性、强干扰等特性,发现常规的PID采用偏差的比例、积分和微分的线性组合所构成的控制量,不能同时很好的满足自动掘进系统的稳态精度、动态稳定性以及快速性的要求。本文提出了一种基于BP神经网络的PID控制器,用这种改进的PID控制器来控制掘进机的截割作业。最后结合MATLAB仿真技术,对神经网络PID控制系统进行了仿真实验。