基于组合方式的掘进机导航系统研究

• 作者: 田立勇 孙业新 于宁 陈洪月 马春莹
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 工学
• 关键词: 掘进机 光电传感器 光纤惯性导航 递推最小二乘(RLS)算法 位姿测量
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 整机和系统设计|Whole Machine and System Design
• 页码范围: 254-262
• 页数: 9页
• 分类号: TD421.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.024

摘要

掘进机时走时停的迈步式工作特点导致其难以实现定向掘进,这一直是国内外面临的技术难题.为实现煤矿巷道掘进机的位姿测量,提出一种基于组合方式的掘进机导航系统(即组合导航系统).首先,以十字激光指向仪的激光束为识别特征,结合自主研制的激光接收标靶,组建光电传感器导航系统,并构建掘进机机身位姿解算模型;然后,通过递推最小二乘(recursive least square,RLS)算法将光电传感器导航系统和光纤惯性导航系统的测量数据融合,解算出掘进机机身的位姿;最后,根据掘进机机身位姿的测量结果,通过PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)实现掘进机的纠偏控制,以有效解决其定向掘进问题.以MB670型掘锚一体机为实验对象,通过现场实验对所设计的组合导航系统进行测量误差分析.结果表明:该组合导航系统可以有效实现煤矿巷道掘进机机身的位姿测量;掘进机机身的位置测量误差在±20 mm以内,姿态角测量误差在±0.15°以内,满足煤矿巷道施工精度要求.基于组合方式的掘进机导航系统具有精度高、可靠性好的优点,弥补了单一导航系统的测量缺陷,可为掘进机的定向掘进智能控制提供理论基础.