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掘进机智能行走控制系统的设计与实现
摘要
本论文基于目前掘进机行业和自动化技术的发展状况，对掘进机智能行走控制系统进行了设计和实现。通过对掘进机行驶的特点和动力传动系统的分析，本文选用了基于模糊控制和PID控制的控制算法，设计了掘进机智能行走控制系统，并且在实验室和现场进行了测试和验证。测试结果表明，本系统可以实现掘进机的智能行走控制，具有较好的稳定性和精准控制的效果，有较好的应用前景和推广价值。
关键词：掘进机；智能控制系统；模糊控制；PID控制；应用前景
Abstract
Basedonthecurrentdevelopmentstatusofthetunnelingindustryandautomationtechnology,thisthesisdesignsandimplementsanintelligentwalkingcontrolsystemfortunnelingmachines.Throughtheanalysisofthecharacteristicsoftunnelingmachinedrivingandthepowertransmissionsystem,thispaperselectscontrolalgorithmsbasedonfuzzycontrolandPIDcontroltodesignasmartwalkingcontrolsystemfortunnelingmachines.Thesystemwastestedandverifiedinthelaboratoryandon-site.Thetestresultsshowthatthissystemcanachieveintelligentwalkingcontrolfortunnelingmachines,withgoodstabilityandaccuratecontroleffects,andhasgoodapplicationprospectsandpromotionvalue.
Keywords:Tunnelingmachine;Intelligentcontrolsystem;Fuzzycontrol;PIDcontrol;Applicationprospect
1引言
掘进机智能化技术在现代矿山建设中得到越来越广泛的应用。传统的掘进机行驶控制方式单一，面对不同的掘进环境和掘进任务难以适应。为了提高掘进机的行驶精度和稳定性，本文设计了一种掘进机智能行走控制系统，并在实验室和现场进行了测试和验证。
2掘进机智能行驶控制系统设计
2.1控制算法选择
在本系统中，选用了模糊控制和PID控制相结合的方式，对掘进机实现自动化行驶控制。其中，模糊控制主要用于控制掘进机的转向角度和行驶速度，PID控制主要用于对掘进机行驶过程中的位置误差进行修正。
2.2系统硬件设计
系统硬件包括传感器、执行器和中央控制器。传感器主要包括测距传感器、陀螺仪和电机转速传感器，用于获取掘进机的状态信息；执行器主要包括电机和液压缸，用于控制掘进机的行驶和转向；中央控制器主要完成掘进机智能化控制的算法处理和执行。
2.3系统软件设计
系统软件是整个掘进机智能行驶控制系统的核心部分。其中，模糊控制和PID控制的算法是核心部分，主要用于实现掘进机的自动化行驶控制。设计中还采用了MATLAB/Simulink进行模拟仿真和控制算法的优化。
3掘进机智能行走控制系统实现
3.1系统实验室测试
在实验室中，搭建了掘进机的模型，接入传感器和执行器，实现了掘进机的智能化行驶控制。测试结果表明，掘进机可以实现较好的直线行驶和转弯控制，平均误差小于5%。
3.2系统现场测试
在现场测试中，选用了充斥水的隧道环境，模拟真实掘进环境。通过实测数据和视频记录，掘进机智能行驶控制系统能够有效地控制掘进机的行驶和转弯，确保了掘进机在复杂隧道环境中的高精度行驶。
4结论
本论文设计和实现了一种掘进机智能行走控制系统，通过在实验室和现场进行测试和验证，得出结论：该系统可以实现掘进机的智能行走控制，具有较好的稳定性和精准控制的效果，有较好的应用前景和推广价值。未来，还可以结合互联网技术，实现更高级别的掘进机智能化控制。