Система автоматического управления процессом черпания шагающего экскаватора-драглайна
Автор: Певзнер Л.Д., Киселев Н.А.
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Рубрика: Энергетика, автоматизация и энергоэффективность
Статья в выпуске: 1 т.7, 2022 года.
Бесплатный доступ
Актуальность исследований, результаты которых составляют основу систем автоматического управления рабочей операцией черпания шагающего экскаватора-драглайна, обусловлена необходимостью повышения производительности машины и снижением предельных нагрузок на механизмы и канатные системы. Анализу подвергается система автоматического управления рабочей операцией черпания шагающего экскаватора-драглайна, позволяющая обеспечить повышение его эксплуатационной производительности за счет приближения процесса черпания к рациональному. На основе методов математического моделирования систем электропривода основных механизмов экскаватора-драглайна составлены имитационные математические модели, которые описывают движение ковша и канатных систем. Результаты компьютерного модельного исследования, выполненные программными средствами SimInTech, подтвердили работоспособность предложенного алгоритма автоматического черпания. Разработанная система автоматического управления операцией черпания позволяет приблизить траекторию черпания к оптимальной, обеспечивая предельно быстрое заглубление с допустимым перерегулированием и последующим равномерным черпанием с постоянной толщиной срезаемой стружки. Показатели качества управляемого процесса черпания в породах с удельным сопротивлением kp = 1,45 ± 0,45 кг/см2 и kp = 3,35 ± 0,75 кг/см2 практически совпадают: перерегулирование в первом случае 7,2 %, во втором - 10,4 %, время регулирования в первом случае 4 с, во втором - 3,5 с. Разработанная система автоматического управления операцией черпания вместе с автоматическими системами транспортирования груженого ковша в отвал и порожнего ковша в забой, системами автоматической защиты от перегрузки главных механизмов, системой контроля безопасного движения ковша в рабочем пространстве драглайна позволяют повысить уровень автоматизации экскаватора-драглайна и его производительность
Горная машина, шагающий экскаватор-драглайн, ковш, операция, черпание, автоматизация, математические модели, электропривод, алгоритм, управление, регулятор
Короткий адрес: https://sciup.org/140293742
IDR: 140293742
Automatic control system for walking dragline excavator digging
This paper presents the results of the development of automatic control systems for walking dragline excavator digging process. The process enables operational productivity to be enhanced through optimizing digging process. This also prevents extreme loads on machinery and hoist cable deflection. The paper also describes mathematical models of the electric drives of the main excavator machinery which form the bucket motion and the model of cable length change. Further the study will analyse the tructure of the control system and the automatic digging algorithm. Computer modeling findings are also described to confirm the operability of the automatic digging algorithm. Computer simulation of the processes in electric drives of main machinery of a walking dragline in digging operations was performed by means of SimInTech software. The automatic control system optimizes digging trajectory with very fast penetration with permissible overregulation following digging at a constant cut depth. The integrated system of dragline operation process control is practically independent due to the following factors: the automatic digging control system in combination with automatic systems for transporting the loaded bucket to dump and the empty bucket to the face; the automatic main machinery overload protection systems; and the system of control over safe bucket movement in the dragline working space
Список литературы Система автоматического управления процессом черпания шагающего экскаватора-драглайна
- Ponnusamy M., Maity T. Recent advancements in dragline control systems. Journal of Mining Science. 2016;52:160–168. https://doi.org/10.1134/S106273911601025X
- Liu H., Kearney M., Austin K. Development of dragline excavation model for operation planning. In: Australasian Conference on Robotics and Automation, ACRA. 2016. Pp. 55–63. URL: https://www.araa.asn.au/acra/acra2016/papers/pap107s1.pdf
- Corke P., Winstanley G., Dunbabin M., Roberts J. Dragline automation: experimental evaluation through productivity trial. In: Yuta S., Asama H., Prassler E., Tsubouchi T., Thrun S. (eds.) Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics. Springer, Berlin, Heidelberg. 2006;24:459–468. https://doi.org/10.1007/10991459_44
- Liu H., Kearney M. P., Austin K. J. Dragline operation modelling and task assignment based on mixedinteger linear programming. Optimization and Engineering. 2018;19:1005–1036. https://doi.org/10.1007/s11081-018-9386-5
- Htay W. Z., Pevzner L. D., Temkin I. O. Algorithmic and hardware support for on-board information system of walking dragline excavator. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019;(2):190–196. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-02-0-190-196
- Gölbaşi O., Demirel N. Investigation of stress in an earthmover bucket using finite element analysis: A generic model for draglines. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2015;115(7):623–628. https://doi.org/10.17159/2411-9717/2015/v115n7a8
- Kumar A., Nandikanti S., Batchu C. Analysis of stress distribution on the bucket of a dragline machine. Journal of Mines, Metals and Fuels. 2016;64(5-6):118–122.
- Ha Q., Santos M., Nguyen Q., Rye D., Durrant-Whyte H. Robotic excavation in construction automation. In: IEEE Robotics & Automation Magazine. 2002;9:20–28. https://doi.org/10.1109/100.993151
- Вуль Ю. Я., Ключев В. И., Седаков Л. В. Наладка электроприводов экскаваторов. М.: Недра; 1975.
- Певзнер Л. Д. Автоматизированная система управления тяжелыми экскаваторами циклического действия. Горная промышленность. 2011;(5):58. URL: https://mining-media.ru/ru/article/karertekh/842-avtomatizirovannaya-sistema-upravleniya-tyazhelymi-ekskavatorami-tsiklicheskogo-dejstviya-2
- Певзнер Л. Д. Автоматизированное управление мощными одноковшовыми экскаваторами. М.: Изд-во «Горное дело»; 2014.
- Winstanley G. J., Corke P. I., Roberts J. M. Dragline swing automation. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation. Albuquerque, New Mexico, USA. 1997;3:1827–1832. https://doi.org/10.1109/ROBOT.1997.619053
- Ridley P., Corke P. Dragline Automation. In: Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No.01CH37164). Seoul, Korea (South). 2001;4:3742–3747. https://doi.org/10.1109/ROBOT.2001.933200
