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公开(公告)号：CN110045598A
公开(公告)日：2019-07-23
申请号：CN201910282724.2
申请日：2019-04-10
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明涉及一种悬臂式掘进机井下行进路径跟踪控制方法，步骤：(1)建立井下悬臂式掘进机行进调度的位姿偏差模型；(2)设计路径跟踪控制律；构建Lyapunov函数，证明基于位姿偏差的路径跟踪控制的稳定性；(3)运用BP神经网络反向自学习对所设计的路径跟踪控制律进一步优化调整。悬臂式掘进机的行进调度是实际位姿与期望位姿偏差的收敛过程。掘进机整车行驶速度及转向角速度决定车身的位姿变化，是控制变量。设计控制律使位姿偏差逐步更新趋近于零；构建Lyapunov函数，证明掘进机路径跟踪控制的稳定性；考虑控制律中的权值配置影响位姿偏差的收敛速度，提出基于BP神经网络的非线性优化调整系数取值，提高跟踪控制效率。
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公开(公告)号：CN104991553B
公开(公告)日：2017-08-22
申请号：CN201510237410.2
申请日：2015-05-12
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开一种面向封闭空间的自主探测基站群，属于空间环境探测领域。系统包括四个可自主移动的探测基站，其中，各探测基站相对于空间起始点的坐标已知，探测程序启动后，基站启动移动装置依次向前移动，当碰撞检测器接触到障碍物后及时进行规避移动。每次单位距离移动完成后，各基站通过超宽带无线电模块进行相互定位及数据通信并启动陀螺寻北仪进行误差消除。与此同时，启动红外热成像仪，气体探测器，CCD图像传感器感知空间数据并储存在工业硬盘中，从而建立空间状态数据库。本发明适用于未知封闭空间的环境探测，同时也适用于封闭环境中的目标自主定位及跟踪。
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公开(公告)号：CN107063295A
公开(公告)日：2017-08-18
申请号：CN201610949263.6
申请日：2016-10-26
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明公开了一种谐振式陀螺的稳定性分析方法，包括以下三个基本步骤：(1)建立谐振式陀螺的动力学模型；(2)绘出谐振式陀螺的稳定性参数区域分布图；(3)确定谐振式陀螺的稳定性参数取值范围。谐振式陀螺动力学模型的系数是时间的快变函数，此种由参数变化引起的振动称为参数激励特征方程。该谐振式陀螺的稳定性分析方法是依据其动力学模型，利用小参数法得到陀螺的稳定性参数区域分布图；建立谐振式陀螺动力学模型的两个Lyapunov函数，以陀螺动力学模型稳定性作为转换条件，从而达到陀螺稳定性工作的参数取值范围。本发明克服了参数激励对陀螺稳定性工作的影响，实现谐振式陀螺的稳态输出，拓展其应用范围，也可用于其它谐振式传感器稳定性分析。
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公开(公告)号：CN105203132B
公开(公告)日：2018-01-02
申请号：CN201510694492.3
申请日：2015-10-21
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 一种谐振式振动陀螺的输出频率检测方法，包括以下四个基本步骤：(1)建立谐振式振动陀螺的动力学模型；(2)获取谐振式振动陀螺的瞬时输出频率；(3)建立谐振式振动陀螺的输出频率检测系统；(4)谐振式振动陀螺的输出频率信号解算。谐振式振动陀螺动力学模型的系数是时间的快变函数，此种由参数变化引起的振动称为参数激励特征方程。该谐振式振动陀螺的输出频率检测方法是依据其动力学模型，利用小参数摄动法得到谐振式振动陀螺的瞬时输出频率表达式；建立谐振式振动陀螺的输出频率检测系统得到时变输出信号，以谐振式振动陀螺结构中质量块的振动信号作为转换条件，从而达到解算出频率信号的目的。本发明实现谐振式振动陀螺的线性输出，拓展其应用范围。
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公开(公告)号：CN105178967B
公开(公告)日：2017-06-16
申请号：CN201510237270.9
申请日：2015-05-12
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明公开一种掘进机自主定位定向系统及方法，属于掘进机自主巡航领域。该系统包括可编程计算机控制器；自主行走式定位基站群；陀螺寻北仪；倾角传感器；掘进机机身定位匣。其中，定位基站群相对于巷道坐标系位置已知，当掘进机行进时，使用超宽带无线电脉冲测距法，依次检测机身3个定位匣相对于定位基站群的三维坐标，并根据三维坐标，解算掘进机位姿参数。当掘进机停止时，通过陀螺寻北仪及倾角传感器对掘进机位姿参数进行再次矫正。当掘进机行进距离超过系统有效检测范围时。4个自主行走式定位基站按照自主标定策略依次向前移动，同时进行基站三维坐标更新。从而在巷道掘进中，实现掘进机完全自主化的定位定向。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN105715271A
公开(公告)日：2016-06-29
申请号：CN201610285769.1
申请日：2016-05-03
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明设计一种超视距悬臂式掘进机遥控控制系统，该遥控系统由信号发射器、信号接收器、光电转换器、光缆、可编程计算机控制器PCC、电磁阀、中间继电器及辅助电路等组成，信号发射器是一个以不锈钢和增强塑料件为外壳的便携式小功率无线电发射机，防爆形式为矿用本质安全型，采用本安电池供电。在遥控操作时，信号发射器在1000至2000米外发射出相应操作信号，由光电转换器将电信号转化成光信号，由光缆进行长距离传输，再由光电转换器转换成接收器可识别的电信号，输入至PCC中，由PCC输出功能驱动掘进机各个机构完成各个动作，结合掘进机远程监测系统，可对掘进机进行实时的观察与调整。本发明具有成本低、精度高、操作简单等优点，可在数千米外对掘进面的悬臂式掘进机进行控制。
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公开(公告)号：CN105300368A
公开(公告)日：2016-02-03
申请号：CN201510686582.8
申请日：2015-10-21
Applicant: 中国矿业大学(北京)
IPC: G01C19/5621
CPC classification number: G01C19/5621
Abstract: 一种全对称解耦的直接输出频率振动陀螺，这种陀螺的设计特点在于：(1)采用直接输出频率，极大地减少了信号损失，实现微弱的科氏效应调频调制。(2)采用全对称结构，使得驱动和检测模态的谐振频率非常容易匹配，同时也能实现两个模态的阻尼匹配，能降低由于工艺误差以及环境温度变化引起的漂移。(3)采用双框架式解耦结构，可以降低正交误差，提高陀螺的信噪比。(4)采用差动谐振结构，可以增加灵敏度，抑制大多数类型的共模干扰。(5)平面方案设计，易于适应线切割加工或MEMS相关工艺，易于小型化。
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公开(公告)号：CN105203132A
公开(公告)日：2015-12-30
申请号：CN201510694492.3
申请日：2015-10-21
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 一种谐振式振动陀螺的输出频率检测方法，包括以下四个基本步骤：(1)建立谐振式振动陀螺的动力学模型；(2)获取谐振式振动陀螺的瞬时输出频率；(3)建立谐振式振动陀螺的输出频率检测系统；(4)谐振式振动陀螺的输出频率信号解算。谐振式振动陀螺动力学模型的系数是时间的快变函数，此种由参数变化引起的振动称为参数激励特征方程。该谐振式振动陀螺的输出频率检测方法是依据其动力学模型，利用小参数摄动法得到谐振式振动陀螺的瞬时输出频率表达式；建立谐振式振动陀螺的输出频率检测系统得到时变输出信号，以谐振式振动陀螺结构中质量块的振动信号作为转换条件，从而达到解算出频率信号的目的。本发明实现谐振式振动陀螺的线性输出，拓展其应用范围。
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公开(公告)号：CN105178967A
公开(公告)日：2015-12-23
申请号：CN201510237270.9
申请日：2015-05-12
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明公开一种掘进机自主定位定向系统及方法，属于掘进机自主巡航领域。该系统包括可编程计算机控制器；自主行走式定位基站群；陀螺寻北仪；倾角传感器；掘进机机身定位匣。其中，定位基站群相对于巷道坐标系位置已知，当掘进机行进时，使用超宽带无线电脉冲测距法，依次检测机身3个定位匣相对于定位基站群的三维坐标，并根据三维坐标，解算掘进机位姿参数。当掘进机停止时，通过陀螺寻北仪及倾角传感器对掘进机位姿参数进行再次矫正。当掘进机行进距离超过系统有效检测范围时。4个自主行走式定位基站按照自主标定策略依次向前移动，同时进行基站三维坐标更新。从而在巷道掘进中，实现掘进机完全自主化的定位定向。
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公开(公告)号：CN110058521B
公开(公告)日：2020-12-15
申请号：CN201910282751.X
申请日：2019-04-10
Applicant: 中国矿业大学(北京)
Abstract: 本发明涉及一种考虑误差影响的悬臂式掘进机行进纠偏方法，步骤：(1)建立掘进机位姿纠偏控制系统模型；(2)统计掘进机行进控制中的过程误差与观测误差的分布规律，建立包含随机误差的掘进机行进纠偏非线性控制模型；(3)基于SVD‑Unscented卡尔曼滤波，修正纠偏控制量，减小误差对纠偏控制效果的影响。掘进机在履带式行进的执行过程中普遍存在打滑现象，提供位姿测量信息的传感器系统也不可避免的存在观测误差，给掘进机的行进控制与调度带来显著的非确定性。建立掘进机行进位姿纠偏控制模型，考虑履带打滑对机身位姿的影响，运用SVD‑Unscented卡尔曼滤波对位姿参数进行估计处理，由此修正控制指令，实现考虑掘进机位姿测量及结构执行误差的实时行进调度纠偏。
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