[0001] 本发明涉及综采工作面直线度控制技术领域，尤其涉及一种基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法和系统。

[0002] 综采工作面的采场管理要求“三直一平”，即确保综采工作面的液压支架、刮板运输机、煤壁成直线，刮板运输机平稳。为了保证综采工作面的液压支架、刮板运输机、煤壁成直线，通常在综采工作面推进过程中，通过人为调整液压支架的推移杆长度和角度，以及刮板运输机的位置和角度，来确保直线度和稳定性，但是，这样得到的综采工作面的直线度还是不理想。

[0003] 因此，如何提高综采工作面直线度的控制准确度是目前亟待解决的问题。

[0044] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0045] 下面参考附图描述本发明实施例的基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法和用于控制综采工作面直线度的串级控制系统。

[0046] 图1是根据本发明实施例的用于控制综采工作面直线度的串级控制系统的示意图。

[0047] 如图1所示，本发明实施例的用于控制综采工作面直线度的串级控制系统，包括：

[0048] 主控回路和至少一个副控回路，主控回路和各副控回路串接；其中，主控回路由主调节器、各副控回路、主变送器和主对象组成，主调节器为由所有单节刮板运输机对应的液压支架推移杆控制器所组成的控制器，主变送器为刮板运输机整体直线度监测传感器，主对象为所有刮板运输机整体直线度；副控回路由副调节器、执行器、副变送器和副对象组成，副调节器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆的控制器，执行器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆，副变送器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移监测传感器，副对象为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移。其中，需要说明的是，副控回路的数量根据工作面液压支架的数量确定，例如，如果工作面液压支架个数为N个，则副控回路有N个。

[0049] 在本发明的实施例中，主调节器用于获取设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，以及获取通过主变送器监测得到的综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度，进一步分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标，并将各节刮板运输机的调直目标发送给副调节器；副调节器用于根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作，并通过对应的副变送器监测液压支架推移杆的位移。

[0050] 在本发明的一个实施例之中，主调节器用于在分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段之前，还用于：在综采工作面的全局坐标系上，根据综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度，生成第一曲线；其中，全局坐标系的原点是以综采工作面任意一个液压支架的底座与推移杆的连接点，全局坐标系的x轴是以液压支架在综采工作面的排列方向所在的直线，全局坐标系的y轴是以液压支架在综采工作面的推进方向所在的直线；在全局坐标系上，根据设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，生成第二曲线。例如，在建立综采工作面的全局坐标系时，以工作面1号液压支架的底座与推移杆的连接点为全局坐标系的原点，该液压支架在工作面排列方向所在直线为全局坐标系的x轴，该支架在工作面推进方向所在直线为全局坐标系的y轴。

[0051] 在本发明的一个实施例之中，主调节器用于分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标时，包括：分别对第一曲线和第二曲线进行分段；获取第一曲线分段后各段曲线和第二曲线分段后对应段曲线之间的推移距离；根据各推移距离，确定各节刮板运输机的调直目标。

[0052] 在本发明的一个实施例之中，副调节器用于根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作时，包括：获取采煤机截割深度；将各节刮板运输机的调制目标与采煤机截割深度的差值，作为各节刮板运输机对应的执行器所需执行的推移距离。

[0053] 在本发明的一个实施例之中，主调节器还用于：获取更新后的第一曲线，并对比第二曲线和更新后的第一曲线之间的差距，如果差距大于或等于设定差距，则继续对各刮板运输机进行控制，直至差距小于设定差距。

[0054] 本发明的用于控制综采工作面直线度的串级控制系统，是通过主调节器来检测和控制以工作面整体直线度在内构成的主控回路系统，通过副调节器来检测和控制以单个液压支架推杆构成的副控回路系统，在实际应用中，按照开采工艺直线度目标设定好下一刀工作面整体直线度，即为设定的综采工作面所有所述刮板运输机的目标整体直线度SV1，将设定的综采工作面所有所述刮板运输机的目标整体直线度SV1与主控回路系统检测到的综采工作面所有所述刮板运输机的实际整体直线度PV1输入到主调机器，主调节器根据SV1和PV1进行计算得到并输出各刮板运输机的调制目标，再将主调节器的输出值作为副调节器的设定值SV2，副调节器根据SV2计算得到需要推移杆执行的推移距离(SV2减去采煤机截割深度的差值)，之后实时检测副控回路系统检测到的推移距离PV2，直至PV2等于根据SV2计算得到需要推移杆执行的推移距离。之后再由主调节器获取所有刮板运输机经过一轮推移之后得到的实际整体直线度，作为更新后的实际整体直线度，并对比更新后的实际整体直线度和目标整体直线度，直至这两个整体直线度之间的间距还是大于或等于设定间距，则继续对各刮板运输机进行控制，直至这两个整体直线度之间的间距小于设定间距，结束对各刮板运输机的控制。

[0055] 本发明实施例的用于控制综采工作面直线度的串级控制系统，在系统结构上，是由串接工作的控制器构成的双闭环控制系统，目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；由于副回路的存在，且每个液压支架的推移控制副控回路都是相对独立的，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而每个副控回路都可以单独进行调整和优化，从而使得整个系统的适应性更强，且控制对象变化、环境扰动等干扰能够在副控回路中被过滤掉，因此，具有稳定好、相应速度快、适应性强、可靠性高等优点。

[0056] 综上所述，根据本发明实施例的用于控制综采工作面直线度的串级控制系统，包括：串级控制系统包括主控回路和至少一个副控回路，主控回路和各副控回路串接；其中，主控回路由主调节器、各副控回路、主变送器和主对象组成，主调节器为由所有单节刮板运输机对应的液压支架推移杆控制器所组成的控制器，主变送器为刮板运输机整体直线度监测传感器，主对象为所有刮板运输机整体直线度；副控回路由副调节器、执行器、副变送器和副对象组成，副调节器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆的控制器，执行器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆，副变送器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移监测传感器，副对象为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移；其中，主调节器用于获取设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，以及获取通过主变送器监测得到的综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度，进一步分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标，并将各节刮板运输机的调直目标发送给副调节器；副调节器用于根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作，并通过对应的副变送器监测液压支架推移杆的位移。由此，该系统可以使每一个单节刮板运输机可以单独调整和优化，从而能够提高综采工作面直线度的控制准确度。

[0057] 图2是根据本发明实施例的基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法的流程图。

[0058] 如图1所示，本发明的串级控制系统包括主控回路和至少一个副控回路，主控回路和各副控回路串接；其中，主控回路由主调节器、各副控回路、主变送器和主对象组成，主调节器为由所有单节刮板运输机对应的液压支架推移杆控制器所组成的控制器，主变送器为刮板运输机整体直线度监测传感器，主对象为所有刮板运输机整体直线度；副控回路由副调节器、执行器、副变送器和副对象组成，副调节器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆的控制器，执行器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆，副变送器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移监测传感器，副对象为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移。

[0059] 如图2所示，本发明实施例的基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法，包括：

[0060] S1，主调节器获取设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，以及获取通过主变送器监测得到的综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度。

[0061] S2，主调节器分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标。

[0062] S3，主调节器将各节刮板运输机的调直目标发送给副调节器，以通过副调节器根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作，并通过对应的副变送器监测液压支架推移杆的位移。

[0063] 在本发明的一个实施例之中，主调节器分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段之前，还包括：

[0064] 在综采工作面的全局坐标系上，根据综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度，生成第一曲线；其中，全局坐标系的原点是以综采工作面任意一个液压支架的底座与推移杆的连接点，全局坐标系的x轴是以液压支架在综采工作面的排列方向所在的直线，全局坐标系的y轴是以液压支架在综采工作面的推进方向所在的直线；

[0065] 在全局坐标系上，根据设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，生成第二曲线。

[0066] 在本发明的一个实施例之中，主调节器分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标，包括：

[0067] 分别对第一曲线和第二曲线进行分段；

[0068] 获取第一曲线分段后各段曲线和第二曲线分段后对应段曲线之间的第一间距；

[0069] 根据各第一间距，确定各节刮板运输机的调直目标。

[0070] 在本发明的一个实施例之中，副调节器根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作，包括：

[0071] 获取采煤机截割深度；

[0072] 将各节刮板运输机的调制目标与采煤机截割深度的差值，作为各节刮板运输机对应的执行器所需执行的推移距离。

[0073] 在本发明的一个实施例之中，上述方法还包括：

[0074] 主调节器获取更新后的第一曲线，并对比第二曲线和更新后的第一曲线之间的第二间距，如果第二间距大于或等于设定间距，则继续对各刮板运输机进行控制，直至第二间距小于设定间距。

[0075] 需要说明的是，本发明实施例的基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法中未披露的

[0076] 根据本发明实施例的基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法，串级控制系统包括主控回路和至少一个副控回路，主控回路和各副控回路串接；其中，主控回路由主调节器、各副控回路、主变送器和主对象组成，主调节器为由所有单节刮板运输机对应的液压支架推移杆控制器所组成的控制器，主变送器为刮板运输机整体直线度监测传感器，主对象为所有刮板运输机整体直线度；副控回路由副调节器、执行器、副变送器和副对象组成，副调节器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆的控制器，执行器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆，副变送器为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移监测传感器，副对象为单节刮板运输机对应的液压支架推移杆位移，基于串级控制系统的综采工作面直线度控制方法，包括：主调节器获取设定的综采工作面所有刮板运输机的目标整体直线度，以及获取通过主变送器监测得到的综采工作面所有刮板运输机的实际整体直线度；主调节器分别对目标整体直线度和实际整体直线度进行分段，并根据目标整体直线度分段后各段的目标直线度和实际整体直线度分段后各段的实际直线度，确定各节刮板运输机的调直目标；主调节器将各节刮板运输机的调直目标发送给副调节器，以通过副调节器根据各节刮板运输机的调直目标，控制与各节刮板运输机对应的执行器执行推移动作，并通过对应的副变送器监测液压支架推移杆的位移。由此，该方法可以使每一个单节刮板运输机可以单独调整和优化，从而能够提高综采工作面直线度的控制准确度。

[0077] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0078] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0079] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。