автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Принципы построения автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов

* Г) я у

ЛЪпшстерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

На нравах рукописи ГЛЕБОВ Николай Алексеевич

Принципы построения автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов

Специальности: 05.05.06 — Горные машины

05.13.07 — Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск 1992

-1

Работа выполнена в Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. Серго Орджоникидзе

Научный консультант — заслуженный деятель науки и техники РФ, докт. техн. наук, проф. Загороднюк В. Т.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Гуляев В. Г., докт. техн. наук, проф. Чермалых В. М., докт. техн. наук, проф. Хазанович Г. Ш.

Ведущая организация — С1\Б горных машин и оборудования при Ясшюбэ'1 ::ком машзаиоде (г. Ясиноватая Донецкой обл.)

Защита состоится « 20» ноя&ря 1992 г

в 40 час. па заседании специализированного совета Д. 063.30.02 при Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. Серго Орджоникидзе по адресу:

346400, г. Новочеркасск Ростовской обл., ГСП-1, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

а»октя5ря

Автореферат разослан < 1 » ' '' / 1992 г

Ученый секретарь специализированного совета,

канд. техн. наук, доцент Баранов В. С.

ОБДАЙ МРАИЕШСТИНА РАБОШ

Актуальность таботы. Экономическое и социальное развитие страны базируется на научно-техническом прогрессе, совершенствовании технологии, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Применительно к подземному и шахтному строительству капитальных горных выработок, коллекторов, транспортных и гидротехнических тоннелей ото достигается путем дальнейшего расии-рения использования высокопроизводительных механизированных горнопроходческих щнтовых комплексов. Проходческие щитовке комплексы повшаюг скорость проведения выработок в 3-4 раза по срав:.екига с ручным способом, №-.анизируют возведение крепи, обеспечивают безопасность работ. С их помочь» средняя скорость проходки составляет порядка 200-430 м/мес. Несмотря на это, достигнутые показатели по скорости, трудоемкости к стоимости не могут удовлетворять требованиям времени. Большое число людей занято тязелой физической работой и подземных условиях. Возроспие объемы комбайнового и патового способов проведения подготовительных выработок в горнодобывающей про-мипленнссти, строительстве тоннелей и коллекторов, составляющие более тысяч;: километров в год, предъявляют ещо более высокие требования к эксплуатационным показателям проходческих щитовых комплексов, а следовательно, к их конструкциям. Поэтому возникает необходимость проведения работ по созданию горнопроходческих вдатовкх комплексов на принципиально новой основе. Ставятся задач! значительного повышения энерговооруженности и удельной'ковкости-на единицу массы комплекса, сни-?-ення удельной кегадлоеикости на единицу производительности щитового комплекса, доведения скорости проходки выработок до 500-700 ;/./!:ес., а так?:с создания проходческих щитовых комплексов, обеспечиващих ведение процесса проходки без постоянного присутствия людей в забое. Решение поставленных задач :!0<т.е? бют» реализовано путем приненшшя автоматизированных проходческих щитовых комплексов, исклвчатс;х ручное управление на всех технологических этапах, езязакннх с разрушением горного массива, погрузкой к -трАНспортировкой отбитой горкой

2 . иасси и возведением крепи. Автоматизированные комплексы позволят повысить темпы проходки в 2-3 раза. Поэтому проблема создания автокзтизированньх горнопроходческих патовых комплексов является весьма актуальной.

Валное научное и практическое значение при атом приобретает проблема разработки принципов построения автоматизированных проходческих цяговзос комплексов я. создание современных систем я средстз управления процесса:« едтовой проходки горных выгаботок.

Трудность решения этой проблемы заключается в'отсутствии системного подхода к вопросам механизации и автоматизации процесса щитоеой проходки, позволяющего объединять возможности автоматической скстеьш управления с конструкцией горнопроходческого комплекса. Яри проекткроващш горнопроходческих кокспдексов главным образом определштся прочностные и силовые параметры,рассчитываются элементы и узлы нз статическую и усталостнуо прочность. Вопросам устойчивости, управляемости и наблюдаемости уделяется второстепенное значение, а без учета этих характер^стак невозможно спроектировать проходческий щитовой комплег.а с оптимальными значениями технико-экономических показателей.

Исследстанм и разработки й указанном направлении выполнялись по темам, входном в прог;,нкмы 01609. 012510 ГКНГ ■СМ -СССР, Госплана СССР, АН СССР к' Минвуза СССР; кокялехсше целевые программы Нишзуза СССР "Робота и робототехнические скстеми" л Минвуза ГОКР ''Охрана и рациональное использование пенных недр", ".Уголь"; отраслевое и тематические планы ШОКР }.!ингрлнсс?роя, Минпромстроя, £!ин?£5иааа (коиера гос-ротнстрацик тек 60047365, 01850016575,' 01890076202)»' гос-«кщяготные темы П.53-390, П.53-524, П.53-629, П.53-674.

Диссертационная гас.- является составной частьа огих кссдедоилннй.

Цель» работы является пзвкаенке Ефректаздаегш фужлдлонк-¿оданкн проходческих црхгозкх кошяехаоз, улучаете условии тр^тга, обсопдч-п'.е <$©зопасносте работы и создание предпосылок для перехода, к строительству. гордах ¡зиработок без пос-адаая>?о кжс^тс-гвия лвдей. в 2&бсе оа счет- о*гаыд:зац»ш кон-

структивкых параметров комплексов и создания автоматизированных систем контроля и управления процессами щитовой проходки.

Идея работы заключается в подходе к созданию автоматизи-розанкого горнопроходческого щитового комплекса на основе принципов и методов теории управлешя, путем взаимной адаптации конструкции проходческого комплекса и возможностей автоматизированной системы управления, виртуальная структура которой представляется в виде'совокупности автономных систем, кокдая из которых к;.:еет программу, корректируемую исходя из условий управления процессом щитовой проходки.

Основные положения, вьшосикке на закату.

1. Дрим::;п системной адаптации, позволяющий осуществлять подход к созданию автоматизированных горнопроходческих щито- . вых комплексов на основе принципов и методов теории управления, путем взаимного объединения конструкции комплекса с возко.'кностя.м" автоматизированной системы.

2. Аналитические зависимости, опискваклпие пространственное движение горнопроходческого щитового комплекса и показывайте, что с учетом 'некоторых допущений он декомпозируется

в многомерный автономный (развязанный) обхекг с иерархический! связями,

3. Математические модели двн.?.е»л1я горнопроходческого комплок-'са в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в плоскости крена, а тагсхе управлёния реяикаш работы исполнительного органа, учитывающие конструктивные параметры комплекса, взаимодействие его с вмещающими породами и позволяйте имя. тировать на ЭШ процесс проходки выработки, определять ос»1

новньге показатели работы комплекса. . Методы определения конструктивных параметров проходческих щитоз, обеспечива&щих их устойчивость, управляемость и наблюдаемость, позволяющие проектировать проходческие ¡ци-товке комплексы с оптимальными значениями технико-экономических показателей, а такгге расчета параметров трассы движения горнопроходческих щитовых комплексов. . Методы повше.чия эффективности функционирования горнопроходческих щитовых комплексов, базирующиеся на оптимальном управлении процесса:«! разрущугля к погрузи! горной породы,

передв*жзкия комплекса и установки крепи посредством автоматических и автоматизированных систем.

6. Принципы технической реализации, заключающиеся в разработке алгортгав и функциональных структур локальных систем автоматизированного контроля и управления, оригинальных конструкций узлов и элементов аппаратуры и объединения их с конструкцией горнопроходческого щитового комплекса.

7. Результаты лабораторных и производственных испытаний локальных систем автоматизированного контроля и управления горнопроходческими щитовыми комплексами, а также комплексной автоматизированной несвязанной многомерной системы с центральной управляющей млкроЗВМ.

Обоснованность и достоверность научных положений, зыас-дов и рекомендаций подтверждается:

- корректной постановкой задач и использованием положений, строго доказанных в теориях системного подхода, аналитической механики, гидравлики, автоматического управления, информатики и математической статистики;

- работой с математическими моделями, адекватность которых подтверждена результатами теоретических к экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях;

- промышленными испытаниями и эксплуатацией средств контроля и управления на горнопроходческих щитовых комплексах различных типов;

- достаточным объемом -и удовлетворительной сходимостью выполненных теоретических и экспериментальных исследований. Расхождения между расчетными и экспериментальными данными не • презызаот 15 ' >

Научная новизна работы заключается в следующем: .

- установлены закономерности движения проходческого ци-та в пространстве и взаимодействие его корпуса и исполнительного органа с вхощащиш породами, что позволило получить математические модели двихекия горнопроходческого комплекса;

~ обоснован мэхашзм формирования сил, дейстзукцих на soruyo проходческого ей?а его исполнительный орган при двк-геннм, sai-: функций физгко-казсаюгчесЕИх свойств разрушаемой среду,- состояния реяувдй части, скорости движения и положения

шинописного текста, 83 рисунка, 4 таблицы, список использо-ванкой литературы из 226 наименований.

ОСНОВНОЕ С0ДЕЕЖАИ1Е РлБОШ

Горнопроходческий щитовой комплекс является основным . звеном в технологической цепи процесса строительства капитальных горных выработок, коллекторов, транспортных и гидротехнических- тоннелей. В связи с этим предъявляются высокие требования к эксплуатационным показателям проходческих щитовых комплексов, а следовательно и к выбору их конструктивных и реким.:ах параметров.

Особенности решаемых в диссертационной работе вопросов является то, что они, с одной стороны, составляют часть проблемы проектирования и конструирования горнопроходческих щитовых комплексов, а с другой - проблемы автоматизированного управления процессами щитовой проходки. В данных областях ведутся работы как у нас в стране, так и за рубежом.

Значительный вклад в решение задач создания автоматизированных горнопроходческих комплексов внесли такие коллектива, как ИГД км. А.А.Скочинского, ЦНИИподземмаша, Гипроугле-гормащ, Донгипроуглемаш, ДонУГИ, Автоматгорлаш, Гипроуглеав-томатизация, ВШШ, МП!, КШ.-С1И, .ЛГИ, ДШ, Ш1И, Мм, КузШУй, КНИЛ4-, ЦНИИС, ВШПИрудмаш, ШГЕИ, НИИ оснований и подземных сооружений, СКТБ Главтоннельметростроя, СКБ при Нси-новатском мапзаводе, СКБ ¡¿осшжсгроя и др. .

За рубежом работы по созданию автоматизированных горнопроходческих комплексов проводятся в СлМ, Англии, Японии, ФРГ, Франции.

В работах Л.А.Шойхета, Н.А.Малевича, Д.И.Малиованова, Л.Г.Ыелькумова, В.П.Волкова, Е.З.Лозина, А.И.Верона, Л.И.Барона, В.А.Бреннера, В.И.Солода, Ю.Д.КрасникоЕа, Л.И.Кантови-ча, В.Г.Гуляева, Ю.Н.Камынина, В.Т.Загороднюка, Г.Е.Иванченко, В.Й.Еырьяи, С.А.Щепеткова, Г.Ш.Хазановича, В.Г.Бугрова, В.С.Снаговского, В.Т.Снагина, В.И.Силаева, В.Г1.Самойлова, й.Г.Картового, 'В.А.Ульци:на, ВЛ£.1йрмалкх, 1>.В.Глушкс,В.Х.Кло-рикьяна, В. А.Ходсша, • К .Д.й«шмана, Е.С.Крпчевского, л.В.Злоде-

ева, Г.И.1(урунова, И .П.Петрова, и многих других ученых поставлен и решен ряд актуальных вопросов механизации и автоматизации проходческого оборудования. .

Обзор и анализ исследований по автоматизированному управлению проходческими малинами позволил выявить основные тенденции развития проходческой техники и средств ее автоматизации, пронзившиеся в разработке-новых машин, способов контроля и управления ими, усложнении систем управления и интеграции их с АСУ И1 подземного производства. Несмотря на большой объем исследований.и разработок, по автоматизации ■ проходческих машин,- в настоящее время отсутствуют системы автоматизированного управления горнопроходческими щитовыми комплексами-, а следовательно VI полностью автоматизированные комплексы. 'Ото объясняется тем, что наряду с трудностями локструктивного характера, возникающими при создании надежных средств автоматизации, отсутствует теоретические основы построения средств и систем.автоматизированного управления горнопроходчески;® щитовыми комплексами, объекты управления имеют низкую конструктивную и динамическую приспособленность к автоматизации.

В настоящее время практика проектирования проходческих комплексов состоит в том," что з начале проектируются технологический процесс и машиш, а узке потом - управляющая ими система. Эта особенность противоречит системному подходу и должна устраняться. При проектировании горнопроходческого комплекса необходимо объединить возможности автоматической систе-мь: правления с конструкцией проходческого, комплекса; Это позволит значительно улучшить технические.данные создаваемого щитового комплекса. Методы синтеза проходческих щитовых комплексов как объектов управления, обладающих наперед заданными динамическими свойствами, отсутствуют. г

В соответствии с поставленной цель» в работе реяевтся следузацие основные'.' задачи:

— определение обцэй методологии построения автоматизированных горволроЗсодческих-щтоаых хоапяексов;. - ; - исследование динамических характеристик горнопроходческого комплекса, к разработка его уатематическкх моделей с цедьа определения. устойчивости, управляеюэстя. и наблюдаемое-

ти проходческого щита, а также синтеза алгортгов автоматизированного контроля и управления комплексом;

- разработка методов и основных этапов определения параметра, обеспечивающих устойчивость, управляемость и наблюдаемость проходческих щитов, а также синтеза систем и средств управления горнопроходческими щитовыми комплексами;

- разработка и исследование принципов построения систем контроля и управления горнопроходческими щитовыми комплексами с целью научно обоснованного подхода к проектированию автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов; •

- определение основных свойств, параметров и показателей созданных автоматизированных систем и средств управления и их анализ;

- инженерная разработка, экспериментальная и промышленная проверка систем автоматизированного контроля и управления горнопроходчески™ битовыми комплексами в различных горногеологических условиях на различных комплексах.

В основу методологии работы положены системный анализ, метод декомпозиций, физические законы движения твердых тел, методы идентификации, эвристические и формализованные методы синтеза, моделирование, методы математической статистики, экспериментальные исследования и натурные испытания.'

■ Построение автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов необходимо проводить в рамках единого подхода, основными принципами которого являются следующие.

1. Принцип системности. Автоматизированный горнопроходческий лотовой комплекс предстазляет собой слояшй многофункциональный объект, поэтому для обеспечения высокой эффективности его использования необходим системный подход к проектированию.

2. Принцип адаптации. Исходя из этого принципа построение автоматизированного горнопроходческого комплекса осуществляется путец взаимной адаптации конструкции проходческого комплекса и возможностей автоматизированной системы управления, .адаптация целесообразна не только на ухозне построения, но и

з условиях эксплуатации при формировании управляющих воздействий, подаваемых непосредственно да исполнительные пр13оды аз-'

томатизированного комплекса. .•

3. Принцип оптимальности. Согласно этому принципу оптимизируются алгоритмы управления оборудованием автоматизированного проходческого когшлекса, исходя из выбранного критерия оптимальности.

4. Принцип дуальности. Этот принцип позволяет осуществлять наблюдение за изменением регулируемых параметров проходческого щитового комплекса и на основании накопленной информации производить управление ил.

5. Принцип иерархической декомпозиции. При отом возмохко. свести сложную задачу управления автоматизированным горнопроходческим щитовым комплексом к более простым иерархически связанным задачам.

Проходческий щит, ввиду- его конструггивных и технологических особенностей, рассмотрен как объект с несколькими выходными параметрами, которые необходимы для управления его движением в пространстве. При исследовании движения щита использованы неподвижная ОХ У 2 и подвижная, связанная со щи-то:/., системы координат 01Х1У1 (рис. I). Неподвижная систе-

Риа.- I. Сила, действующие- на горнопроходческий : при движений

ма координат связана о к'арюдейдерской сетью опорных точек. Начало координат 0 совмещается с опорной точкой; в качестве которой может служить место установки задатчика направления движения щита. Ось ОХ направляется по оси выработки. Начало связанной системы координат совмещается с центром масс щита. В качестве осей координат связанной системы приняты . три.взаимно перпендикулярные главные оси инерции щита, считая, что направления главных осей инерции относительно оболочки щита остаются неизменными. Ось Х1 направлена по продольной оси щита, полагая, что она является главной осью инерции. •

Положение щита в пространстгз определяется шестью переменными координатами: трем координатами X, У, 2 двух точек оси щита или тремя -координатами центра масс Х,У, 2 и тремя углами ^ тЗ,V, на которые может повернуться щит вокруг центра масс. Угол наклона сС характеризует поворот щита вокруг оси 0-1Угол поворота /5 возникает при развороте щита вокруг оси 01УГ, Угол V означает поворот щита относительно оси О^Х^- угол крена щита.

Используя теорему о движении центра масс и динамические уравнения Эйлера, определив силы и моменты, действующие на щит, получим уравнения движения проходческого щита в пространстве:

т * й)у ■ \ - и2 ■ Р+ тух у;

т * <У* -Уу - $ Р1

Эх = £ <г* ~Гг Ъ Щ -

~М/Х-СОх+Р„УГ^-А1Рх - Ртэ -Гщ ;

где /77 - касса щита; Ух, Уу, - проекция вектора, скорости центра масс щита на подвижные оси; ¿0%} Ыу, ~ проекции угловой скорости вращения подвижных осей относительно неподвижных; Р - усилие, развиваемое домкратами проходческого щита; $Х1$У> -проекции ускорения земного притязания на связанные со,-/.; Н - горюонтольная и вертикальная состав-ляищие силы сопрожадекия перемещение щита; 0. - сила сопротивления перемещении щита; & - угол между вектором скорости У и оеыз Ц - изменение усилия, развиваемого домкратами; 'ч.Стэс - косинусы углов ыеэду вектором и осял'^ к ¿^«соответственно; Р^-Э - подъемная сила зле-рона щита; Р7>5 - тормозная сила элерона ¡цпта; Г"а< - радиус обсдочян сита; Зу, - моменты инерции щита относительно глаз чьи осей инерции; Мх^Ъ^Т- проекции моментов сил про-, зодческого щита ка гдазше оси инерции; Аг^у»^ " проекции радиуса-вектора действия силы Р на- связанные оси..

/равжнлгя (I) юэхугенкого движения проходческого щита является келииейгайи с переменными коэффициентами. Производя .^нгашзаци» ураняешй <1) относительно малых отклонений па-рл1й?рсз ^эйвеии ст ах значений для некоторого теоретического V :-:езоз>:ущзк;с?.?оЗ дзкзекая и учитывая, что

Ь V = - у Лй2

получим :

-j 2 л У

m-äfz - туу-йа= ûP+ ^ + ¿Q&xi

m Ut2 di ~dT~

û^yÂAÈ, JLfhJL.. àâl+fp*

dt2 qz ät V.ï .. dt~*1

(2)

ч м6^ d¿ У лП. ли

Ъарг+Мх ¿r-=àPnyV вх ' + --+

~ Oí , ^zdácL_ HIXq \

+ —w---Wr~~¡E0l *'fr r d•

В уразиениях (2) коэфхшшенти npi функциях á X, ûb', ,ù Z, Л ß, й У определяются конструктивными к геокетрзчеsi-cux параметрами шита, его динамическими хараятергетикамк и пара-

16 , . _ метрами невозмущенного движения. При анализе системы уравне-. кий (2) параметры кевозмущекного движения можно рассматривать как известные функции времени. Функции А ,

зависят, кроме того, от возмущений, зависимость которых от функций О А V очень мала. Поэтому возмущающие силы и моменты ¿3 , Л М$2 можно рассматривать как функции времени.

Система уравнений (2) распадается на независимые группы 'уравнений. Первое уравнение можно рассматривать самостоятельно , если Л а определена как функция времени из второго и шестого уравнений. В атом случае/77целесообразно включить в состав возмущающей силы Д . Это уравнение ошсквает продольное возмущенное движение щита.

Второе и шестое уравнения мокно рассмэтривать отдельно. Они описывают возмущенное движение щита в профиле (вертикальной плоскости! Из системы (2) может быть выделено и рассмотрено отдельно четвёртое уравнение, описывающее возмущенное движение ¡цита по крену.

Оставшиеся третье и пятое уравнения тагсхе монно анализировать отдельно, если исклйчить член ГПС^уй Ч>, мало влияющий на характер движения щита. в плане, или рассматргаать как известную функцию времени, определенную из четвертого уравнения. В этом случае слагаемое ГП ^у^ целесообразно включить в состав возмущающей силы. Уравнения три к пять описывает движение щита в плане (горизонтальной плоскости). .

На основании полученных уравнений движения' горнопроходческого щита'в пространстве можно получить уравнения дзкнешя сита для различных частных случаев..

В современных горнопроходческих щитовых комплексах для передвижения щита применяются гндрссхемы с объемной гидропередачей, вклвчавщей насос и гкдродзигаТель."Наибольшее применение в качестве гидродвигателя подучили гздродсмкраты двустороннего действия. Линеаризованное уразкенко, списывающее движение щита с п!дропрлзодоь! на плоскости, в- матричной форме имеет сле-дусчнй вед:

01(1}= Ах+ Ьи-,

где

А =

Здесь СС=

т = Сх,.

0 в., 02 В = 0

0 0 А 1 0

0 а 21 агг

с в [< о о],

вектор состояния проходческого щита; У -управляющее воздействие; У - вектор координат доступных непосредственному измерению; .01 ¿¡ц 1М1 " коэффициенты, определяете параметрами проходческого щита и свойствами вмещавших горных пород.

Линеаризованная математическая модель (3) с достаточной для целей управления точностью описывает динамику проходческого щита. Средкеквадратическое отклонение составляет 3,4 %. Линеаризованное уравнение движения проходческого щита & Плоскости крена имеет следующий вид:

Чк

* кт -<Г,

(4)

са2 а±

где4/ - ¿тол крена проходческого щита; ¡¡л угол наклона, элеронов; - постоянная времени проходческого щита; Ау, -передаточный коэффициент проходческого шита.

Аналогичный вид имеет уравнение движения щита в плоскости крена при управлении путем изменения -рабочей площади элеронов. Угол наклона и рабочая площадь, элеронов определяют подъемную силу, которая управляет двийенйэи 1$4Та в плоскости крена.. Обязательным условием существований подъемной силы элеронов является линейное перемещение щита. Важное значение имеет вопрос аналитической зависзшоС1'й ыеаду подъемной силой элерона и линейной скоростью движения щита.

При движении проходческого цизд й крашгих горных йорсжагг, .когда элерон не сминает, а только егсшаэг породу, яодгбмнал сила определяется реакцией. еши^емой элеронами породы. Провй=

18 .

денные исследования показызаыт, что линейная скорость вращения проходческого щита пропорциональна линейной скорости продольного перемещения щита. Коэффициент пропорциональности зависит от физических свойств породы.

Сопротивление сжимаемой породы, а следовательно и подъемная сила элеронов, пропорциональны площади сжимаемой породы. Поскольку элероны устанавливаются под углом к направлению . продольного движения и одновременна участвуют в двух взаимно перпендикулярных двикевдях, то площадь, ■ снимающая породу, зависит от угла наклона и величины соотношения скоростей по обоим направлениям.

Подъемная Рпз и тормозная силы элеронов, так- -

ке силы трения гидродомкратов, Рг$ и оболочки щита определяются следующими выражения?,ш (рис.

Рп* = У'Г'С0* Г,

где - площадь элерона; - коэффициент сопротивления породы; - V - линейная скорость передвижения щита; ^ -

где CO^ _ угловая скорость вращения щита;

где Пг - количество включенных гидродомкратов; - давление жидкости а гидр домкратах; А^ - площадь поршня в гидродомкратах; - коэффициент трения башмака гидродомкрата об обделку или распорное кольцо;

О - Q.l . . г

И7ё У Тт V Ш '

где G - вес щита; - коэффициент трения-корпуса щита о породу.

Разнообразие горно-геологических условий,- встречающихся при проходке горных выработок, вызывает изменение внешней нагрузки на исполнительном органе проходческого щита и определяет режим его работы. Основные внешние возмущения, действующе на проходческий щит, зависят от физико-механических свойств разрушаемого горного массива, состояния режущего инструмента и технологически связанного с ним оборудования.

Нагрузка на исполнительном органе проходческого щита формируется за счет разрупения породы в забое и погрузки ее в транспортное средство. Силы резания, а также перемещения и погрузки отбитой горной массы-являются переменными и зависят от многочисленных случайных и неслучайных факторов.

Выбор способа регулирования нагрузки определяется типом привода исполнительного органа.и механизма подачи проходческого щита. Проходческий щит как объект регулирования нагрузки монет быть.представлен тремя последовательно соединенными динамическими звеньями: привод исполнительного органа; процесс разрушения забоя и погрузки горной массы; механизм подачи.

Математическая модель горнопроходческого щита при регулировании режниоз работы его исполнительного органа представлена линейным дифференциальным уравнением седьмого порядка,. Де--реходные характеристики режимов габотн ■ лрох .»дчесшго щита -КГ1-5.6 принедеы: па рис.3. Здесь-ток статоркой цеп:! •'-; .. электродвигателя привода исполнительного органа;. ~ li0~

20 _

мент сопротивления; Vx ~ скорость подачи'щита на забой; СОн - угловая скорость насоса гидравлического механизма подачи.

Рлс. 3. Переходные характеристики реглмов работы ::гполш:тельного органа гораЬпт)илодческого щита

Разработанные математические модели горнопроходческого щита,. учятквдашб его конструктивные параметры л ззаиу.одейст-зае с вмещающими: породили » позволяют охарактеризовать дзи-' г.еже акта, в- пространстве я-тзе«и«а ело работы, что дает воз-;.;сгкос:ть- еыбрзяь- его. параметры* обеспечивающие устойчивость, управляемое^ H иабгэлаеяосггЬь а такзб исследовать общие • принципы сжят- зпраздекся гхоходческиш кошяек- ••

caio:. ' , . -

^екваткость *»д©сбС: дшъаах? процессу дзигекия горнопроходческого toi та к и-х оокрвти} коэффициенты определены по результатам скеяерименгааьккх исследований. йа pic. 4 приведена Ч ) ц одсперк&еэтадьныз {Ус,¿а) характе-

ргстияи движения проходческого щита. Расхождения между расчетными и экспериментальными данными не превышают 13 %,

Эффективность и качество проведения горной выработки в значительной степени зависит от положения проходческого щита в пространстве. В зависимости от требуемой: точности ведения проходческого комплекса по заданному направлению, техно-

ЩроЬ 20

' Ю

•о 20 40 60 80■ 400 т № № 1,0

Рис. 4. Расчетные и экспериментальные переходные характеристики-движения горнопроходческого' щита

логин проходческих работ, а также коиструктизнкх особенностей комплекса число параметров контроля может быть различным. Так для контроля положения проходческого щита, применяемого при строительстве тоннелей, необходимо измерять координаты двух точек, расположенных на козе и хвосте' корпуса щита. Это диктуется тем, что ыокт&п кольца крепи-тоннеля ведется в с белочке щита.' • / __' ■

Результаты исследования. спойо боа, определения- положения горнопроходческих комплексов,;.с учетск. бокозкйс.требоэашй к средства контроля, позволили- разработать- лагерг-ада устройства контроля положения я: ейсяеш- упвоэлогшя; даяженаеа-горнопроходческих щитов, определяэтщ-1а,.Ерор5ДЗ{наты'-дБух.точек продольной оси. -Разработана такхе_"сйстзАК>; позволяющая. измерять координаты одной точки.- проходческого -.щита н-углыСего .наклона,

1 1 У

/ Уо с^о

# —х- оС.

22 .

поворота и крена. Фотоприемный блок в разработанных лазерных системах выполнен в виде, координатной следящей измерительной системы....' -V ■ '..'"■"

Одним'Из основных требований, предъявляемых к системе контроля положения горнопроходческого щита, является быстродействие координатном измерительной системы слежения за лучом, Оптимальный по быстродействию алгоритм управления измерительной системы имеет следующий вид:

6= Х+ У ^(х)-веди У

¿п

<5)

где X - нормированная ошибка;, У . - скорость изменения ошибки; - внешние воздействия; <3 - функция управле-

ния; и - управляющее воздействие.

Бремя переходного процесса измерительной системы при произвольных начальных услозиях* в предположении, что , определяется:.-.

и+ С-с~ 2 и-Ао '

л= ъ * ь, . .

где У-, - скорость изменения скибки в момент переключения;

и ■ -¡^ - продолжительность первого к второго интервалов управления соответственно; 70 - Полное время переходного • процесса.■

Максимальная диташческая ошибка измерительной системы равна цч-в '

X * X +У -(и + бя)ёп -г °и ■ (7)

"утах о к о/ и. •*■ У0

Математический аппарат (5-7) и исследования переходных процессов на фазовой плоскости различных структурных схем измерительной системы позволили установить влияние параметров системы и внешних воздействий на качество динамических процессов, произвести оценку переходных процессов оптимальной

и неоптимальной систем, определить параметры различных структурных схем системы, обеспечивающих получение близких к оптимальным переходных процессов для определенного типа задающих воздействий.

Уточненное и более детальное исследование динамических процессов в нелинейной измерительной системе при различных значениях параметров системы, внешних воздействий и начальных условий проведено на электронной модели.

Основным требованием, предъявляемым к автоматизированному горнопроходческому щитовому комплексу, является требование к точности его ведения. Удовлетворить этому требованию можно . применением оптимальной по точности системы управления. Чтобы реализовать оптимальный закон управления

где /?£_• - элементы матрицы регулятора, необходимо иметь информацию обо всех координатах вектора состояния проходческого щита. Поэтому при проектировании системы улразления проходческим щитовым комплексом необходимо предварительно оценить его управляемость и наблюдаемость. Для этой цели, исходя из системы уравнений (3), нунно составить матрицы управляемости оценку:

"О

и наблюдаемости и по их структуре сделать

$ а >

№ '«02

¡К*

О

а

01

а

о а

а (аоГаяагР

•о. 02 И

Особенностью горнопроходческого П5«?а как объекта управления является то, что непосредственному измерению доступна' только одна выходная координата'или, в лучшем случае, ."два. ..

Для оценки недоступных непосредственному измерению но-зрдинат проходческого щита с£' и СО. синтезярозано наблодаю-цее устройством . • .' '

Система уразкекпй обьект-наблюдаэщее устройство имеет ведущий ввд: . ...'•*

+аогхг}

х1= хг'

(9)

где Х^^Хц - координаты вектора состояния наблюдающего устройства; - элементы матрицы связи объекта с наб-

людаэдим устройством.

Выбором матрицы 1* =

О 1

можно обеспечить требуемый

вид переходного процесса для ошибки. И, наоборот, задаваясь распределением корней характеристического полинома наблюдающего устройства, можно определить значение элементов матрицы

Синтезировано Taic.ce наблюдающее устройство для оценки одно?. координаты СО - угловой скорости поворота щита.

Результаты численного'малинного эксперимента показали,-что пр1 изменении параметров объекта, как при оценке одной, так и пр: оценке двух координат вектора состояния, ошибка оценивания переходного процесса стремится к нулю..

Угол разворота щита в процессе выхода на проектное направление не должен превывать заданного значения, определяемого из технологических условий строительства горкой выработки. Для удовлетворения этого требования регулятор необходимо строить по принципу подчиненного управления.

Алгоритм формирования задающего воздействия, определенный на основе обратных задач динамики управляющих систем, имеет вид:

+ 1

(10)

л , л ,

где ' = • О - С? + П - О - оператор Лапласа;

У IЧ. - гелазмая' траектория движения, ножевой точки щита,.

Управление лучом лазера в функции пути, пройденного щитом, осуществляется системой программного управления. Опти-альный-закон управления лучом при ограничении на величину правлкщего воздействия, полученный в результате синтеза, иеет следующий вид:

иг- и1тах Щп (В0-V % V в22' п2), СII)

де %,п2 - координаты возмущенного движения; -

зэфрициенты оптимального регулятора, определяемые анзлитачес-и.

На движение горнопроходческого, щитового комплекса в про-тракстве существенное влияние оказывает режим работы испол-ительного органа щита. В условиях интенсивного отклонения ита от заданного направления необходима работа с оптимальной коростью подачи, которая способствовала бы движении щита по проектной оси горкой выработки. Таким образом, система управления движением щита по заданному направлению должна ыть связана с' системой регулирования нагрузки его исполни-ельного органа. Скорость подачи доляна корректироваться в ависимости от величины и знака его отклонения от заданного аправления. Уставка регулятора режимов работы долина быть ункцией двух основных переменных параметров: заданной наг— узки на исполнительном органе щита и положения оболочки щи-а в пространстве. Она такие зависит от параметров питающей ети, изменений условий окружающей среда, температуры обмоток лектродвигателей и других факторов.

Методом аналитического конструирования регуляторов полу-ена .структура квазиоптиыалькой по ..точности систем автомати-еского регулирования ренимов работы исполнительного органа роходческого щкта. Дяя получения требуемого качества прсцес-а регулирования з данной системе' используются координаты, оступнкз для измерения: ток статора электродвигателя пр::зс-а исполнительного органа щита и угловая скорость ьлектродвк-ателя право- 'гидронасоса. подающей части щита.

. Эффективная работа горнопроходческого ¡лотового комплек-а могет быть достигнута при'условии, если обеспечивается габилизация■крена щита с; точностью - 8 угловых минут. Откло-

2Ь-_

некие контролируемой точки щита в горизонтальной и вертикальной плоскостях за счет .крека при этом составляет величину не более £ 5 мм, что не превышает точность инструментальных измерений при определении положения щита. Задача автоматической стабилизации ярена щита сводится к управлению элеронами таим образом, чтобы крен был равен нулю и не превышал допусти мых величин по условиям эксплуатации.

В зависимости от горно-геологических условий и степени механизации горнопроходческих комплексов, стабилизация крена проходческих щитов может осуществляться изменением угла наклона элеронов, регулированием рабочей.площади элеронов или одновременным изменением рабочей площади и угла наклона элеронов. На основе проведенного синтеза, где в качестве критерия оптимальности принят минимум среднеквадратичной ошибки по отклонению, при наличии ограничения на величину управляющего воздействия определен алгоритм, управления оптимальной по точности системой стабилизации крена проходческого щита:

и= п,-Ч> + Л2У } (12) '

где ^и^г - постоянные коэффициенты.

Реализация оптимального регулятора (12) возможна при применении для управления исполнительными механизмами' безынерционных устройств, не имеющих зоны нечувствительности. Установленные на проходческом щите электрозолотники и регуляторы расхода для управления двикекием исполнительного механизма являются нелинейные элементами вследствие наличия заны нечувствительности. Введение в структурную схему оптимального регулятора нелинейного элемента и ре^чьного дифференцирующего звена приводит к квазкоптиядашоку управлению.

С целью определения параметров спвгекы, обеспечивающих необходимое.качество переходного процесса, проведены кссле->довакия влияния параметррв системы на качество переходного процесса. На основе аналитических методов исследований и моделирования установлено, что переходный процесс, близкий по своим качественны! показателям к оптимальному, протекает при управлении по углу крена и его производной.

Ввиду тог-о, что коэффициенты, характеризующие динаыичес-

сие свойства проходческого щита, зависят от коэффициента со-хротивлешя породи, при изменении горно-геологических условий юредаточный коэффициент к и постоянная времени 7V* урав-;ения (4) будут соответственно изменяться. Поэтому при нали-тн значительного разброса динамических характеристик объекта ¡еобходи.ма адаптивная система. Для стабилизация крена в усло-!иях значительного изменения физико-механических свойств по-юд, залегавших по трассе выработки, целесообразно применять ¡еспоисковуа сгшошстрзивамдеся систему с моделью. Принимая ■о вникание, что параметры проходческого щита изменяются мзд-.енно во времени, не могут принимать отрицательные значения, ледовательш, з законе управления самоиастршважщейся систе-ы достаточно перестраивать по интегральному закону только озффицкент усиления перед регулируемой координатой, ^оделп-озаниэи определены оптимальные' значения параметров упразляю-его устройства, обеспечивающие необходимое качество стабили-ации крена независимо от изменения параметров проходческого ита и возмущаййях воздействий.

При строительство тоннелей в породах с коэффициентом кре-зсти / ? 4 , когда незначительное изменение рабочей площади яерона приводит к резкому игнекеяяа егэ подъемкой силы» не-5ходимо разрабатывать системы стабилизации крена, контроля-/ющие дЕе координаты: вкходцуи (угол крена) л залячнну изме-5ния рабочей площади элерона. На основе проведенного синтеза зтаиозлено, что при условий измерения дзук координат для хтимальности переходного процесса проходческий щит доякея 1ть охвачен кестними' обратными связями río углу хрена ts велите-изменения рабочей площади алзракез,

Для перемещения горнопроходческого комплекса в заданном щравлеши необходимо сформировать одгбшзциа гндродоьжратов ¡та, которые бы создавали управлять й шмакт. В предлагаемом горитме упрааля¡ощему ¡.«менту стозатся з состзетстзие ynpas-щий сигнал на выходе регулятора согласно состкошегаям: •

^«jV"/* Mzzjuz<Ü¿, (13)

з проекции главного момента e:ícre.<.üt сил гйдродемх-

тоз и внешних сил ка оси О У ц 0Z $ U,j f Ц* _ управляю-

вде сигналы регулятора в плане и в профи л е ; JJy ; - коэффициенты пропорциональности, определяемые опытным путем. С доутой стороны, проекции главного момента

м 2 = <*

где &у, - проекции радиуса-вектора точки приложения главке го вектора И системы сил на оси 0Y и 01 ,

Проекции 6у к ê2 определяются через проекции радиусов-векторов точек приложения усилий отдельных гидродомкратов £кис. 5):

Рис. 5. Расположение гидродомкратов проходческого щита к направление главного вектора системы сил'

bUrZsin!-. ; ¿5= г г cas i.

Ш

где Г - расстояние от продольной оси щита до линии действа усилий С -го гидродомкрата; ^ - угол между радиусом-векто] С -гс гидродомкрата и осью 02 ; П - количество одковрем; ко включенных гидродомкратов,

Подставляя (15) в (14), получим выражения для определения проекций главного момента: п

■ MZ = P/rL?/^fi.. (16)

Из (16) видно, что-величина моментов Му и Mz зависит не только от числа включенных домкратов и величины силы сопротивления, но и от комбинации включенных гидродомкратов.

Подставим значения для Му и из (13) в (16):

При известных Рх > ^ »Му и выражение (17) устанавливает взаимосвязь между управляющим сигналом и совокупности:) ?идрадомкратов щита. Значение проекции главного вектора Рх >;ожно определить, измеряя давление в гидросистеме ¡цита.

Определил проекции радиуса-зектора 6 т (13) и (14):

Я Я _ • иУ

рх ■> г~ Р* (18)

С другой стороны, каждому значению ёу и соответству-¡т вполне определенная комбинация гидродомкратов.

Сравнив рассчитанные по (15) значения и с опреде-енными по (18) таким образом, чтобы выполнялось соотношение

Sy- Щ * ~ 1 ~ mL'njr

олучим искомую комбинацию гидродомкратов перемещения щита, рг выборе номеров домкратов необходимо учитывать угол крена ита ^ .

В процессе работы з производственных условиях требуется гочнкть алгоритм -эор/лрованшг управляющего воздействия щи-зм, для этого необходима математическая модель горкопрзход-гекого гдата, полученная ка осковэ оясперженталькых статисти-зских данных.-3 качестве - типа модели выбраны кокечно-разнозт-•-э уразнения. Основным критерием управления выбран минимакс-1Ü р--...'.., ' _

где Хн , Ун Хх5, Ухе> - ~ координаты кожа и хвоста щита в плане и профиле соответственно.

Дополнительным критерием, управления выбран максимальный из модулей разностей одноименных координат ножа и хвоста щита: .''.'■- ''■,■•

Введено' ограничение

Щеп ~ . где Н1 - допустимое значение угла разворота щита. Синтез оптимальных управлений по критерию (V. с учетом ограничений, для ^Зсп моне? проводиться двумя способами: последовательного отбора наилучших управлений и уточненной'шогорядаой селекции.-Использование метода последовательного отбора-домкратов позволяет повысить качество управления (уменьшить отклонение проходческого щкта) в 1,47-1,83 раза, а уточненной селекции - в 1,8-2,53 раза. Улучшение даёт и оптимизация .числа включаемых домкратов, так как выбор оптимального вдела включенных гидродомкратов повьшает скорость передвижения щита без увеличения.смещения его оси.

В зависимости от вида.криволинейного участка проходимой выработки направление движения проходческого комплекса задается различными''способами.- ,..'"'

Вр< прохождении начального' участка переходной кривой направление лучу лазера задается по. линии тангенса. После проходки 10-20 м выработки в начале переходкой кривой устанавливается устройство отклонения луча, которое направляет луч по хорде, стягивавшей начало и'-конец переходной кривой. При больших, длинах переходных кривых необходимо осуществлять поворот луча лазера в функции пройденного пути. Проходка.круговых крлвых осуществляется направлением луча лазера по стягивающей'хорде или поворотом луча. -

Движение проходческого щкта должно быть увязано с работой крелеукладчика щитового комплекса. Автоматизированная система, крелеукладчика должка обеспечиэать управление процессом монтажа крепи е соответствии с заданной.технологией, а ?ак;;е автоматизировать процесс доставки ¡1 укладки блоков в , лоток. Разработан.алгоритм работы системы управления крепеук-ладчиком горнопроходческого щитового комплекса, .....

На основания полученных теоретических положений и результатов исследований, разработаны: локальная система контроля положения горнопроходческих щитов в пространстве САК;, локальная система стабилизации крена горнопроходческих щитов СлСН; локальная система автоматической стабилизации направления движения горнопроходческих шитопых комплексов СЛСД; локальная система автоматизированного управления крепеукладчиками горнопроходческих щитовых комплексов САУК; комплексная автоматизированная система, обеспечизаюцая контроль положения и управление движением горнопроходческого щитового комплекса в пространстве, регулирование режимов его работы, и управление крепе-укладчиком.

Опытные образцы системы автоматизированного контроля и управления прошли испытания на специальном стенде, позволяющем имитировать разворот в плане и профиле, вращение вокруг продольной оси, а таюке параллельное смещение оси и движение в заданном направлении. Лабораторные испытания систем автоматизированного управления горнопроходческим! щитовыми комплексами подтвердили правильность вьщвинутых теоретических пред-посьшок,принципов построения систем и корректность принятых технических решений.

Производственные испытания и эксплуатация аппаратуры автоматизированного управления проводились на горнопроходческих комплексах различных типов при строительстве тоннелей Бакинского и Ленинградского метрополитенов, при сооружении Ставропольского канала, а таете при проходке келлекторных тоннелей в городах Сочи, Донецке, Харькове И Черкассах. Кроме того, опытные образцы системы контроля кспшнвались на проходческих; комбайнах типа 11В', ЕКГ и- "Ясиковатец".

Испытания и эксплуатация систем автоматизированного контроля и управления гаснапрзходчзск'лу. -щитовыми ■ комплексами з производственных, условиях подтвердили гх раббтослособкость а надежность, а такка экономическую.IIсоциальную эффективность применения, ; - '''■'■■''

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ч -

В диссертационной работе дано теоретическое обобщение и реиение актуальной научной проблемы - создание автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов, являющихся основным звеном в технологическом процессе строительства транспортных и гидротехнических тоннелей, коллекторов, капитальных горных выработок и обеспечивающих высокую производительность и качество строительства, улучшение условий труда и безопасность работы обслуживающего персонала, а также создающих условия для перехода к проходке горных выработок без постоянного присут- ■ стеия людей в забое.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы :

1. Поставлена и решена проблема построения автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов на основе принципов и методов теории автоматического управления, обеспечивающих взаимную адаптацию конструкции проходческого комплекса и ' возможностей системы управления, виртуальная структура которой представлена.совокупностью автономных систем, программы которых корректируются, исходя из условий управления процессами ЕИТ030Й проходки,

2. Математическое описание пространственного движения горнопроходческого щитового, комплекса показывает, что проходческий комплекс является многомерным взаимосвязанным объектом, но с учетом некоторых обоснованных допущений ой декомпозируется в многомерный автономный (развязанный) объект.

3. Математические модели движения горнопроходческого, щита в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также в

. плоскости крена, учитывающие его конструктивные параметры и взаимодействие с вмещающими породами, позволяют для различных способов управления,, как в конкретных горно-геологических условиях, так и при более общих условиях, с учетом реальных возмущающих воздействий и погрешностей измерения первичных .преобразователей, охарактеризовать движение щита в пространстве по линейным и угловым-параметрам; математическая модель .

горнопроходческого щита как объекта автоматического управления режимами работы исполнительного органа позволяет исследовать динамические свойства системы; привод исполнительного органа -процесс'.разрушения забоя - механизм подачи; математические модели измерительной системы контроля положения горнопроходческих щитов и управления их движением в пространстве позволяют исследовать динамические свойства оптимальной и квазиоптимальной систем.и определять их параметры. Адекватность разработанных математических моделей реальному процессу движения горнопроходческого щита подтвер:ядена экспериментальными исследованиями в производственных условиях.. .

4. Разработанные методы: определения параметров горнопроходческих щитов, обеспечивающих их устойчивость, управляемость и наблюдаемость; определения оптимального числа и комбинации

'включаемых гидродомкратов горнопроходческого щита по статистической модели на основе минимаксного критерия управления способом многорядной селекции; расчета параметров трассы движения комплекса, позволяющий формировать в функции пути задающие воздействия систем управления проходческими щитами и оптическим лучом,-а такгяе методики: расчета оптимальных и квазиоптимальных по быстродействию измерительных систем; расчета оптимальных по точности систем управления движением горнопроходческих щитовых комплексов; построения характеристического поликома, который при использовании метода модального управления позволяет, получить желаемые динамические свойства проходческих щитов,-обеспечивают возможность проектирования автоматизированных- горнопроходческих ¡цнтоэых комплексов с опти-ыалышми' значениями технико-экокомическизс показателей.

5. Бредуюкенкые принципы: контроля положения горкопроход-. ческих щитов в пространстве, заключающиеся в измерении линейных и угловЕ« координат оптически!,-, луком с одним и двумя фо-топриемкымл устройствами; программного управления оптическим 'лучом на'криволинейных участках выработки 2 фуглсцки проченного-пути к параметров трассы; стабилизации крека проходческих щитов, основанный на регулировании угла наклона и рабочей площади элеронов с учетом скорости .ее изменения?,, хггравлеяия.. резпнзиа - - работы ¿сдолнет^льяого 'органа- прскэддасзаго

пета с ярешуиадшка,. - позводшг создавать сисгеш/ автоматизированного и автоматического контроля и управления горнопроходческими цктозуми ■ комплексам;;.

6, Разработанный способ управления движением горнопроходческих комплексов позволяет оптимизировать управляющие воздействия на основе измеренных линейных и угловых координат с учетом давления в гидросистеме и угла крена, а также скорости движения проходческого щита к проектному направлению.

?. Разработанные алгоритмы: управления оптимальной и квазиоптимальной по быстродействию измерительными системами контроля положения горнопроходческих щитовых комплексов в пространстве; оптимального по точности управления движением горнопроходческих щитовых комплексов на прямолинеиных и криволинейных участках, а такке оптимального -релейного управления приводом системы программного поворота луча лазера с измерением координат возмущенного движения; формирования комбинации гидродомкратов перемещения проходческого щита, создающих усилие в соответствии с величиной управляющего воздействия, определяемого на основе отклонения щита-в вертикальной к горизонтальной плоскостях; управления режимами работы исполнительного органа'горнопроходческого щита, обеспечивающий регулирование нагрузки с учетом положения оболочки щита в пространстве; управления крепеуклададком горнопроходческого щито-еого комплекса, позволяющий вести оперативный контроль за ходом процесса укладки крепи'к учитывающий выполнение предыдущих команд при выдаче управляющих сигналов на органы управления,--позволяют синтезировать структуры технических, средств и программное обеспечение подсистем управления горнопроходческим цктозкм комплексом.

6. Предложенные принципы технической реализации, зш сличающиеся в разработке функциональных структур локальных систем автоматизированного контроля и управления, оригинальных конструкций узлов и элементов аппаратуры, позволили создать комплексную автоматизированную несвязанную многомерную систему с центральной управлявшей микроЭВМ,- возможности которой объединены с конструкцией горнопроходческого комплекса.

9. Методами моделирования, окиперцмектальгаш исследо-'

ваниями, результатами лабораторных я производственных испытаний, а также эксплуатацией .аппаратуры автоматизированного управления на горнопроходческих щитовых комплексах доказано, что 'задача разработки автоматизированного цитового комплекса эффективно решается предложенными способами управления, алгоритмами функционирования и структурами систем автоматизированного и автоматического управления.

10. Структуры систем контроля а управления, адгоритмичес-кое, программное'и техническое обеспечение использованы при создании Новочеркасска политехническим институтом совместно с Глаатошельметростроем и трестом "Союзшахтоспецпромстрой" опытных образцов аппаратуры автоматизированного управления горнопроходческими щитовши комплексами, которые испытаны, рекомендованы-к серийному производству и переданы в эксплуатация.

Принципы поиска технических решений, позволяющие объединить возможности автоматизированной системы управления с конструкцией горнопроходческого комплекса, использованы CICB при Ясиноватском маизаводе для проектирования тоннелепроходческих комплексов. Принципы контроля положения проходческих машин использованы такие институтом ЦЕЙподземкая пр! составлении заявки и исходных требований на разработку и осзоение буровой установки Б-740.

Основные положения диссертации опубликованы з работах;

1. Глебов H.A. Динамические уравнения пространственного даи-. яения горнопроходческого Е?1та//Системы управления горными ' малинами. - Новочеркасск, 1979. - С. 10-22.

2. Глебов H.A. Автоматический контроль направления'движения горнопроходческих машин с использованием ОКГ (лазера)//'Тезисы дог-ладов, республиканской каучко-технической конференции молодых ученых по проблемам угольной промышленности. -

• " Донецк, 1968. '-С. 208-209., '

3» Глебоз H.A. К вопросу автоматического контроля крена гарных йззяв/А1гхавизшри1 и -аваомаяизацигя горних работа-Новочеркасск, 1970. - С. 55-58. 4. Глебов H.A. Опредежеша'основкгос параметров 'приемного уст- ройства систем автоматического контроля лолойешя горйж . канкн^Азтоыатизахрш. горншс калин.^Hoisöa0pKaiecit,Ii97I--- • С. 32-37. .'" ' ■ •' :'." .1 . *'v

5. Лазерная система автоматического контроля положения проходческих щитов/С.Н.Влаоов,М.С.Левин,В.Г.Загороднюк,Н.А.Глебов //Транспортное строительство.-1970.- В I. - С.-17-18.

6. Глебов. H.A. Управление движением комбайна по лучу лазера при проходке выработок по углю с подрывкой породы//Ыехаки-зация и автоматизация горных работ. - Новочеркасск, 1973. -С. 31-32.

7. Глебов H.A. Адаптивная система автоматического управления направленным движением горнопроходческих машин/Автоматизация горных работ. - Новочеркасск, 1975. - С. 3-5.■

8. Глебов Н.А.,Мирошнкков D.H. Механизированный проходческий щит как объект автоматического управления.поворотом относительно продольной оси//Изв.Сев.Кавк.науч.центра высш.шк. Техн.науки. - 1976. - Ii» 4. - С. 43-45.

9. Загородкэк В.Т.»Глебов H.A.,Ыирошников Ю.Н. Самонастраивающиеся системы стабилизации крена проходческих щитов//Йзв. Сев.Кавк.науч.центра высш.шк. Технические науки, - 1932. -Зн I. - С. 81-83.

10.Лазерная система автоматического-контроля положения проходческих шитов для строительства коллекторных тоннелей/Н.А. ГлебоЕ,л.Н.Бёраинин,Р.Г.Сивашйкский,В.Б.Ширяев//Беханиза-ция строительства. - 1935. - № 9. - С. 16-17.

11.Глебов H.a.,Захаров Ö.B«,Сиьашнский Р.Г. Лазерная система автоматического контроля и управления-движением проходческих щитов/ /¡Шахтное строительств.-IScfö.- Ii 5. - С.24-25,

12.Глебов .H.A. Принципы управления щитовым горнопроходческим; комплексом на криволинейных участках трассы/Д1еланазация и автоматизация, горных работ.-Новочеркасск, 1977.'- С. 5-Ь.

13.Глебов H.A.Дшрошникоз BAL Стабилизация положения проходческих щитов при строительстве тоннелей/Д!за.Сев.Кавк,шуч.

.. центра высш.шк. Техн.науки. - IS77. -ft 4.-С. IG3-I06.

14.Мироашикоз Ю.Н. .Глебов H.A. Система автома-кгееехсй стабилизации крена проходческих щитов по двум паракетра&^истекй управления горными машинами..-Новочеркасск, 1979.-С. 48-52.

15.Глебов H.A.(Вершинин А.Н. Система программного поворота луча лазера для управления проходческим датом^зв.Сев.Кдв!:, науч.центра -виеш.ик. TexH.HayKH.-ISü3.~i> 2. - С, ВZS4,

[6. Вершинин А.Н.,Глебов Н.А.,Жиляков В.И. Уравнения направленного движения горнопроходческого щкта/Новочерк,политехи, -ин-т.-Новочеркасск,1982.-8 е.- Деп.в ЦШЭИуголь.У 2513-82.

[7. Вершинин А.Н.,Глебов H.A.»Жиляков В.И. Математическое описание горнопроходческого щита как объекта автоматического управления//Изэ.Сев.Каэк.науч.центра зыса.шк. Техн.науки.-1983. - .Y= 3. - С. 85-88.

18. Глебов -H.A.Денисенко П.Г..Моделирование движения проходческого щита и синтез оптимального управления им при проходке тоннелей/Дзв.Сев.Кавк.иауч.центра експ.шк. Техн. науки. - IS85. - J5 4. - С. 68-70...

'.9. Контроль положения щитов по лучу лазера/С.Н.Власов,М.С,Ле-зин,В.Т.Загороднюк,Н.А.Глебов и др.//Метрсстрой.-1969. -15 о. - С. 3ll32.

!0. Загорсднюк В.Т.,Духопэльников В.Д.»Глебов H.A. Логическая схема СЖ полокения горных машин с использованием оптического луча//Автоматизация проходческих млдмн.-Новочеркасск, 1968. - С. 8-12.

II. Глебов H.A. ,Д/хопельникоз В.Д.,Загороднюк З.Т. САК положения проходческих малгнн с автоматической коррекцией ка поперечный уклон//Аэтокатизация проходческих мшлнн. - Ново- . черкасск, 1968. - С. 20-29.

2. Применение системы автоматического контроля положения проходческих иитоз при строительстве метрополитена/С.Н.Власов,

■ М.С.Левин,В.Т.Загородкой,H.A.Глебов.-Л.: ОргтрапсстроГ:, 1970, - II о.

3. Загороднюк В.Т.,Глебов H.A.Основы автоматизации процессов в горной промышленности.- Новочеркасск, 1977. - 87 с.

4. Загороднюк В.Т.,Глебов H.A.,*4ирошшков S.H. Система автоматической стабилизации крена проходческих щитоз. - гост. ЦНШ, IS78, - 1? 617-78."- 2о". .

5. Система автоматической, стабилизации•заданного .маяразленпя движения проходческого • ¡цста/Загородгаох. В.Т.:,Глебоз H.A., Веркяшк А.Н.и др..//Транспортное'строительство.-IS80. -

- 12. - С. 14-16. , ■

5. Глебов H.A.,ВершинингА.Я. Система автоматического управления движением горнопроходческих ыайин sa кршолинейшх

участках САСД~1//Изв.Сев.Кавк.науч.центра выси.шк. Техн. науки. - 1980.- I? 4. - С. 103-104.

27. Загсродгсок Б.Т.,Глебов H.A. Система автоматического управления направленным движением горных машин//Автоматизация горных работ. - Новочеркасск, 1973. - С. 6-II.

28. Загородной Б.Т.,Глебов H.A. Система автоматической стабилизации заданного направления движения проходческого щита. -Сев.Кавк.ДН1И, I97b. - Si 312-76. - 3 с.

29. Глебов H.A. Измерение больших перемещений при автоматкза-' цпи горных маиин//Измерительные преобразователи. - Новочеркасск, 1975. - С. I0I-I06.

30. Автоматизированная система управлений движением механизированного проходческого щита/С.Н.Власов,В.Т.Загородкск,H.A. Глебов,А.Н.Вероинин. - М.: БПШТРАЮСТРОЙ, 1933^. - IS с,

31. Глебов H.A.,Захаров 3Q.B. Автоматизированнаясистема управления направленны:/! движением горнопроходческого щитового

комплекса//Изв.Сев.Кавк.науч-центрз. еысп.ех. Техк.науки.-1986. - » I. - С. 45-48.

32. Глебов H.A. Автоматическое управление технологическими процессами подземных горных работ.-Новочеркасск, 1984.-83 с.

33. Глебов H.A.,Захаров В.В. Лазерная система контроля и управления движением проходческих щитов. Ростовский ЦНТй,■ ISÖ5. - » 85-34. - 3 с. ...

34. Загородшэк В.Т.,Глебов H.A. Дабельникоз В.Т. Испытания системы автоматического1 контроля с использованием луча лазера для направленного движения мапшк//Горнай журнал. -1969. - tf 10* - С. 73-74

35. Лазерная система для контроля за направлением дви&ешш проходческих комбайнов/В.Т.Загороднюк,Я.А.Глебов,A.Li.Фролов и др.//Гор-ще машины и автоматика. - I974.4.-С.8-10.

35. Белих Л.С.,Глебов H.A..Круглов H.H. Испытания системы для автоматической стабилизации заданного направления на проходческом щите ICTI—5,6//Автоматизация горных работ. - Новочеркасск, 1975. - С. 14-19.

37. Глзбоз H.A. Кикролрацессоры л микроЭЕМ в- системах автоматизации технологических процессов горных работ. - Нозочер- . KaccKj 198?. - 8э с. • - - •

38. Захаров Ю.З.,Глебов Н.А.Дугуз Ю.Р. Система автоматизированного управления движением проходческих комплексов. - Ы.: .ВйШЗСм" 1987. - Вып. 5. - С. Г3-14.

39.-Глебов H.A.,Захаров Ю.В.,Тугуз D.P. ИчкроЭВМ в системе управления двийенкем щитового проходческого комплекса//При-мекение вычислительной техники г'Гез. докл.У1 обл.научнп-техн. конф. -'Ростов н/Д, 1987. - С. 163.

10. Глебоз .H.A.,Вершинин Л.Н. Автоматическая стабилизация направления дзияения горнопроходческих цитов/Новочеркасский политехи.пн-т. - Новочеркасск,I9S9. - 134 с. - Деп. в ЩМсйугодь, 5065 от 22.02.90.

П. Глебоз H.A. Гатематическое описание горнопроходческого щита как объекта автоматического управления режимами работы исполнительного органа/швочеркасский политехнический ин-т. -Новочеркасск, 1990. - 10 с. Деп. в ЦНИЭЛуголь, П 5218 ст I0.I2.9Q

2. Глебов H.A. Автоматизация крепеукладчиков проходческих ца-товкх комплексов/Новочеркасск;!;! политехи.ин-т.- - Новочеркасск, 1990, - 84 с. - Деп. в ЦНИсИуголь, № 5175 от 03.09.9Q

3. A.c. 251043 СССР, Ш Е21с 45/60. Приемное устройство проходческого щит'а/В.Т.Загороднок, К. А. Глебоз, В.Д .Духопельнл-коз и др. - Опубл. в Еэл. IS73. - Р 39.

i. А .с. 541995 СССР, УШ. S2Id 9/06. Устройство управления поворотом механизированного щита вокруг собственной оси/ H.A.Глебоз,В.Н.Мироашков. - Опубл. а Бол. 1977. - !f> I.

i. A.c. 682647 СССР, Ш1 E2I с 35/24. Система управления дзи-кегаем горкой мапгины/ВЛ'.Загородках,С.Н.Власов,Н.А.Глебов,-В.П.Иетрухкн. - Опубл. з Вол. 1979. - Р 32.

. А..с 754060 CCC?, Ш É2T© 25/24. Устройство для адеогедея-ческого управления положением гортюлроходчссксй мжят а плане я профиле пласта/Н.А.Глебов. - Опубл, в .Stet. I9B0.-Р 3.

. A.c. 825939 СССР, НКИ Е21с 35/24, Система управления движением проходческого ¿ята/В.Т.Загородкок, H.A.Глебов, А.Н.Вергшнин, С.Н.Зласоз. - Опубл. в Бол. ISSI. - Г» 16.

■ A.c. 1073455-СССР, Ш1-221с 35/24. Система управления дви-

кением проходческого щита/В.Т.Загородшок,Н.А.Глебов, А.Н.Вершинин. - Опубл. в Еол. 1984. - Ji> 6. '

49. A.c. II22823 СССР, Ш1 Е21с 35/24. Система автоматического ведения горнопроходческого щита/В.Т.Загороднок,Н.А.Рле бов,Ю.В.Захаров и-др. - Опубл. в Еол. 1934. -MI.

50. A.c. II58755 СССР, МКИ Е21с 35/24. Способ управления движением горнопроходческого щита/В.Т.Загороднюк,H.A.Глебов, А.Н.Верликин. - Опубл. в Еол. 1985. - К 20.

51. A.c. 1599537 СССР,.МКИ Е21с 35/24. Система автоматического управления движением коллекторного проходческого щита/ Н.А.Глебов,В.В.ЗахароВ|Р.Г.Сизашинский. -Опубл. в Бол. 1990. - )р 33.