автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Система автоматического управления движением тоннелепроходческого комплекса

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Штицман А.Д.

Разработка компьютерной базы знаний и методики ее использования по конструированию пресс-форм

Сдано в набор Подписано в печать

Формат 60x90/16 Бумага 80 гр/м2

Объем 1.5 уч. - изд. л. Тираж 60 экз. Заказ №527

Издательство "Станкин" 101472, Москва, Вадковкий пер.,

ПЛД № 53-227 от 09.02.96г.

• >, ' ' . ч ПС\'Л °

\ I МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОЧЕРКАССК!® ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

П Р И Т Ч И Н Сергей Борисович

УДК 658.012.01Г.56.004.14:622.001.5

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.13.07 - "Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 1997

Работа выполнена в Новочеркасском государственном техническом университете (НГТУ)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Глебов H.A.

Официальные оппоненты - член-корреспондент АТН РФ,

доктор технических наук, профессор Петраков В.А.

- кандидат технических наук Шевченко H.H.

Ведущее предприятие - СКВ Горных машин и оборудования

(г.Ясиноватая, Донецкая обл.)

Защита диссертации состоится " с^^^^е Т997 г> в часов на заседании диссертационного совета К 063.30.04 при Новочеркасском государственном техническом университете по адресу 346428, г.Новочеркасск, Ростовской обл., ул.Просвещения 132 (гл.корпус, к.107).

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан " ^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд.тех.наук, доцент

А.Н.Иванчанко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш. Одной из главных задач Российской экономики является ускорение научно-технического прогресса, более рациональное использование производственного потенциала, экономия всех видов ресурсов и улучшение качества работы.

Ежегодно выполняются значительные об'емы работ по строительству капитальных горных выработок, тоннелей метрополитенов и тоннелей специального назначения.

Очевидна трудность решения задач, поставленных перед метро-и тоннелестроением, если учесть, что выполнение больших сб'эмов работ предусматривается в основном, за счет повышения производительности труда без увеличения численности рабочих.

Одним из главных условий, способствующих повышению производительности труда, является достижение высоких скоростей проходки за счет применения механизированных проходческих комплексов. -3 связи с повышением скоростей проходки, актуальным становится проблема автоматического (автоматизированного) контроля и управления направленны:,I движением тоннелепроходческих комплексов. Применение систем автоматического контроля и управления позволяет улучшить условия работы, сократить численность обслуживающего- персонала, повысить эффективность и качество работ.

Несмотря на большой об'ем исследований и разработок по автоматизации проходческих машин в настоящее время не решена задача автоматического контроля и управления движением тоннелепро-ходческлх комплексов. Это связано с тем, что значительно возрастают требования к эксплуатационным показателям тоннэлепроходчес-ких комплексов, а следовательно, к их конструкциям. Поэтому создаются новые, совершенные высокопроизводительные тоннелепроход-ческие комплексы, отличающиеся конструктивно от находящихся з эксплуатации (например КТ-5,6 Е22). Эффективное функционирование таких комплексов невозможно без использования современных систем и средств управления процессами шитовой проходки. Одной из основных задач при этом является контроль положения и управления движением тоннелэпрохсдческого комплекса по проектной траектории. Поэтому возникает необходимость разработки новой системы автоматического управления движением Еысокс-маневоенных тоннеле-проходческих комплексов.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного напрзв-

и.

ления НГТУ "Теория и принципы создания машин, автоматов и гибких автоматизированных систем управления" и связана с исследованиями к разработками пс госбюджетной теме П.53-729 "Разработка принципов построения роботехнических систем, средств автоматизации и информационного обеспечения производственных; пропэссов технологических комплексов и мобильных машин", а также хозяйственных договоров НГТУ с СКВ, г.Ясиковатая, х/д N 4396 по теме "Создание микропроцессорной системы управления движением тоннелеггрсходчес-кого комплекса КТ-5,6 Е22", х/д N 4596 по теме "Разработка и изготовление датчиков перемещения распорного кольца и кспкр-шзрс-шек тоннелепроходческого комплекса КТ-5,6 Е22", и с Ясиноеэтским машиностроительным заводом: х/д и 4831 по теме "Изготовление двух комплектов датчиков перемещения распорного кольца и копир-шарошек тоннелепроходческого комплекса КТ-5,6 Е22", х/д N 4832 по теме "Изготовление двух комплектов аппаратуры автоматизированного управления движением тсннелепроходческсго комплекса КТ-5,6 322".

Цель работы. Разработка и исследование системы автоматического управления двиконием тснкелепрохсдческих комплексов для повышения эффективности их функционирования, улучшения условий труда и безопасности работ.

Идея работы. Научная идея работы заключается б подходе к созданию системы автоматического управления движением тоннелеп-роходческого комплекса на основе использования лазерной статической активной системы с двумя многоэлементными фотоприемниками, представляющими собой сеиеткк фотоячеек, датчиков выдвижения управляющих гидрсдсмкрзтсв, копир-шарошек и механизмов крепеукладчика, а также управляющей микроэвм.

Научные положения, разработанные лично соискателе« и их новизна :

- установлено, что для обеспечения требуемого метода контроля положения тоннелепроходческого комплекса необходимо определять координаты двух точек продольной оси щита и одной точки распорного кольца в вертикальной и горизонтальной плоскостях при помода быстродействующей измерительно-информационной системы;

- разработана математическая модель движения тоннелепроход-ческогс комплекса в пространстве. учитывающая многомерность об'-

екта, позволяющая с учетом некоторых допущений рассматривать его движение раздельно з вертикальной и горизонтальной плоскостях и указывающая на отсутствие у комплекса собственной динамической устойчивости;

- установлено, что тоннелепроходческий комплекс не отрабатывает управлявшие периодические воздействия с частотой белее 0,016 Гц,управление ксшлекссм ведется на основании алгоритма, полученного методом пространства состояний и осуществляется изменением напорных уешшй гядродомкратов управления. вычисляемых при пемоци решения системы алгебраических уравнений, связываниях перепады давлений и управляющие воздействия;

- предложена на основании математического моделирования методика для определения структуры и парамзтрсЕ систем! управления движением комплекса, . обеспечивающих требуемую точность ведения, система управления движением тсннелелепрсхсдческсго комплекса может выполнять функции управления процессом возведения крепи.

В работе защищается:

- математическая модель внсоксманвврегоогс тоннолэпроход-чэсксго комплекса как сб'екта автоматического управления, учитывающая конструктивные параметры козсгекса п физические свойства вмещающее пород;

- процедура синтеза системы автоматического управления движением тонЕеле-проходчесг.сго комплекса, позволявшего обеспечить заданные динамические свойства для систем контроля и управления;

- алгоритм управления гидродомкратами шита по известной величине управляющего сигнала, основанный на решении системы алгебраических уравнений, составленной по принципу исключения действия гидродомкрата и уменьшения управляющего воздействия;

- принцкпк технической реализации, саклэтакипеся 2 разработке алгоритмов и структуры систеш автоматического управления направленным движение?,; тсннелепсохслческих комплексов, а тают оригинальных конструкций узлов и элементов аппаратуры;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований системы автоматического управления направленным движением вксо-команеврэнзогс тонлелепрохед?*екого комплекса.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций псдтвегкдэется корректной постановкой задач и но-

пользованием строго доказанных положений теоретической и г.шк-ладной механики, гидравлики, теории автоматического управления, математического моделирования и информатики; применением современных методов исследований; анализом научно-исследовательских работ но теме диссертации; использованием современных ЭВМ дла выполнения расчетов и обработки данных; оценками адекватности результатов теоретических и экспериментальных исследований (расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 10%, что удовлетворяет требованиям).

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей между движением тоннелзпроходческого комплекса в пространстве и физическими свойствами вмещающих пород, определения характера движения от управляющих воздействий различного типа, обосновании расчета напорных усилий гидродомкратов управления по величине управляющего воздействия в функции отклонения комплекса от проектной оси, в развитии принципов построения автоматических систем, обеспечивающих управление движением комплекса по проектной траектории с требуемой точностью.

Практическая ценность работы:

- разработаны принципы технической реализации системы автоматического управления направленным движением тоннелепроходчес-ких комплексов;

- разработана инженерная методика расчета элементов системы автоматического управления направленным движением высокоманевренного тоннелепроходческого комплекса;

- разработаны алгоритм определения координат ножевой и хвостовой точек щита, конечной точки распорного кольца в плане и профиле, алгоритм определения напорных усилий гидродомкратов управления по известной величине управляющего воздействия;

- создана и внедрена новая система автоматического управления направленным движение тоннелэпрохсдчзсксго комплекса.

Реализация результатов работы.

Полученные в работе результаты использованы при разработке системы автоматического управления новыми типами горнопроходческих щитовых комплексов. Техническая документация на систему автоматического управления использовалась СКВ горных малин и оборудования (г. Ясинсватая) при проектировании тоннелзпрсходческо-

го комплекса КТ-5,6 Е22. Система автоматического управления движением тоннелепроходческого кошлекса (САУД) внедрена Ясиноватс-ким машиностроительным заводом. Материалы работы используются в учебном процессе кафедры автоматизации производства, робототехники и мехатроники Новочеркасского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях НГТУ (1993-1997 г.г.), международной научно-технической конференции по проблемам информатизации (г.Москва, 1995 г.), заседании секции НТО ОКБ (г. Ясиноватая, 1994 г.), научно-технической конференции "Экстремальная робототехника" (г.Санкт-Петербург, 1997 г.), научных семинарах Северо-Кавказского научного центра высшей школы (1995,1996 г.г.), международной научней конференции "Проблемы геологии и геоэкологии юга России и Кавказа" (г.Новочеркасске, 1997 г.), заседаниях кафедры автоматизации производства, робототехники и мехатроники НГ?У(1993-1997 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано а статей, получено 2 патента и 1 положительное решение с выдаче патента.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глаз, заключения и приложений; изложена на 251 страница, в том числе на 157 страницах представлен текст, зо страницах -приложения; список использованных источников из 137 наименований приведен на 14- страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ функционирования машин и механизмов тоннелепроходческого комплекса и процессов управления ими, который показал, что с целью повышения эффективности работы комплекса, улучшения условий труда и обеспечения безопасности работ необходимо применение средств автоматизированного управления.

Значительный вклад в решение-задач создания автоматизированных горнопроходческих комплексов внесли такие коллективы, как КГД им. A.A. Скочинского, ШИИподземмаш, ДонУГИ, Автоматгормаш, Гипроуглеавтоматизация, ВНИМИ, МГГУ.КГТУ.УПТА, КЙА, КузНИУИ, КНИГИ, ДНИКС, НИМ оснований и подземных сооружений, СКТБ Глав-тоннельметр-остроя, ОКБ Ясиноватского машзавода, СКЕ Мосинжстроя

и другие. Общепризнанной школой по разработке устройств систем автоматического управления является ОКТБ "Старт" НГТУ (Михайлов В.Б., Петраков В.А., Фандеев Е.И., Горчаков В.В. и др.К

За рубежом работы по созданию автоматизированных горнопроходческих щитовых комплексов проводятся в США, Англии, Японии, Германии, Франции.

Исследованию вопросов автоматизированного управления движением горнопроходческих машин посвящены работы Л.А.Шойхета, Н.А.Малевича, Д.К.Малиованова, Л.Г.Мелькумова, Л.И.Кантовича, Ю.Н. Камынина, В.Т.Загороднша, Г.М.Водяника, Г.Е.Иванченко, З.Ф.Бырьки, С.АДепетксва, К.А.Глебова, В.Г.Бугрова, Е.С."натовского, В.?.Онегина, В.И.Силаева, В.П.Самойлова, К.Г.Картавого, Б.А.Улыпина, Е.Х.Клорикьяна, В.А.Ходоща, К.Д.Фшмана, Ю.Н.Мирснникоза, Н.К.Шевченко, А.К.Вершинина, А.В.Злодеева и многих других.

Анализ процесса прохода и существующих средств контроля положения тоннелепроходческих машин показал, что требуемую точность контроля положения тоннелепроходческого комплекса обеспечивают лазерные устройства, определяющие координаты двух точек его продольной оси и одной точки распорного кольца в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

На основании анализа технологических требований к строительству тоннелей и существующих устройств управления направленным движением горнопроходческих машин установлено, что для того чтобы обеспечить требуемую точность ведения комплекса необходимо применять быстродействующую, измерительно-информационную систему, при этом управление гидродомкратаж комплекса должно осуществляется с учетом крена щита и изменения крепости вмещавших пород.

Заданную точность ведения шита на криволинейных участках трассы можно обеспечить введение;/.' поправки в измеренные координаты, т.е. осуществляя программное движение относительно луча направляемого по касательной, хорде или линии тангенса.

Во второй главе разработана математикеекая модель вксокома-неврекного тоннелепроходческого комплекса как сб'экта автоматического управления, проведена ее линеаризация к исследования.

Тоннелепроходческий комплекс состоит из проходческого шита, распорного кольца и механизмов, служащих для разработки породы,

погрузки ее в вагонетки и возведения постоянной крепи, Соответствие направления проходимой гкработкк проекту зависит от положения щита и распорного кольца, что вызывает необходимость измерения их координат. Связь между щитом и распорны:,? кольцск является шарнирной, что существенно повышает маневренность комплекса.

Рассмотри:,! движение щита 1 и распорного кольца 2 в неподвижной системе координат 0X12 (рис. -!.).

Положение тоннелепрохсдческого комплекса в

пространстве и силы, действующие на него

Движению тоннелепроходчеекого комплекса в пространстве соответствуют следующие обобщенные координаты: - перемещение комплекса вдоль оси У; з0 - перемещение комплекса вдоль оси 2; д-з - угол поворота комплекса вокруг оси - угол

поворота комплекса Ескруг оси У?; з^ - перемещение щита вдоль оси Х2; дс - угол поворота распорного кольца вокруг оси ; а7 -угол поворота распорного кольца вокруг оси У„.

Подача шита на забей осуществляется домкратами управления,

усилия ?„, ,?„р.....Ртгп которых создают равнодействующую силу

. Перемещение распорного кольца осуществляется домкратами продвижения, усилия которых ?п1 .Р^,... .Р^ создают равнодействующую силу Силы сопротивления перемещению

щита и распорного кольца обозначены соответственно ?с, и Р=2- 2а счет смещения равнодействующих сил управления и сопротивления щита создаются моменты управления в горизонтальной плоскости М„,

б вертикальной МЕ, и моменты ссйро-швлення в горизонтальной М„„ и вертикальной М плоскозтях.

Геометрические и весовые параметры кожлекса: длина

распорного кольца к щкта соответственно; т. ,¡,-¡p - массы распорного кольца к шита; С?1 ,G2 - силы тязхзстк распорного кольца и щита.

Ггк как величины углов не превышают 5 градусов, то мсхно считать, что sin q^q±, cosqui, sin Qj+sin q+-> 0.

Система дифференциальных уравнений Лагранжг второго рода движения Ексскоманевренного тоннелепроюдческого комплекса в пространстве имеет следущай вид:

Г Отц гйг )ал+(-£-тл Í1 Ц +s5 ^♦-¿-»М^б"^'

¡ w¡£ ) Sr5qG ru.? s, ,

z-Z f¿5*05 (Щ ) +3, q3 ±s2q¿) +-jrm2 V^HÁ^is ,

'1 "i -б-'-'б*

•4г-др U (a'2-hS5'qJ-rrrÍ2 (y§-7*f.) f

где - осоО'лзнные силы п кскэей».

Анализ влияния Бнепших факторов к управляющих воздействий показал , что с достаточной точностью можно разделить движение комплекса в пространстве ка движение его б горизонтальной и вертикальной плоскостях, и рассматривать их не зависимо друг от друга. Двикение комплекса в каадой плоскости епЕсызается системой трех дифференциальных уравнений вгсрсго порядка. Причем характер движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях идентичен.

ПроизЕедя линеаризацию уравнений (I) относительно малых отклонений лг-оа^етроЕ' движения с г задвашх ?Еачений. поиЕшая

9б=?-

л

7-0. разрешив систему введя обозначения х.,=

'VV'^-

'D

i -р относительно

q¿;

неизвестных Яг 3i *

ч;: гюлучш систему линейных дифференциальных .уравнений первого порядка, опзскзавЕгк явиконнз комплекса в горизонтальной плоскости:

г 1 г

X ; с 0 0 i 0 С ! !

| с 0 с 0 ■; r¡ ü 1 м

'i? = i ^ 0 о о ;

\ Q ьд2 0 0 -.¡г. с 1 i ~ ¡ !

?? !с fc52 0 0 0 i i X5

i0 о Э i L

где Ь42 - -c,S2 С, В.: с. v г

°5 -р.- "¿2 = -cyb¿ "65 Г7 -0,3,

О

1 п i " J о

! а,

' "с ; -!

'К

а г -

- -a^.Es:

коэффициента, учитывавшие геометрические и весовке параметр» объекта; U - - управляющее воздействие; 5, - л0э-5?лщи?ат сопротивления, ожед^еккй свойствами горных пород; -

коэффициент, учитывающий геометрий щита, величину зазора мегсду оболочкой щлта и стенками выработки, вес шита и глубину его вдавливания в стенки выработки.

Разработанная математическая модель збзпуззия тоннелепроход-ческого комплекса учитывает его конструктивные параметры и взаимодействие с вмедаю^п^и породами-.

Исследования математической модели показа":, что как об'зкт управления движением тоннелепрсходческий комплекс ?? имеет собственной динамической устойчивости, поэтому для придания комплексу способности совершать устойчивые леизкэеия по заданной траектории необходима система управления.

Графики переходных процессов представлен-.! на рис. 2.

Путем сравнения переходных характеристик физического об'ек-та и линеаризованной математической модели сб'вк??. показана адекватность модели реальнеиу процессу движения теняедепрохед-ческого комплекса. Расхождения рэстетнш/я и экспзржзз-тальшми данными не превышают i о

Переходные характеристики линеаризованной математической модели проходческого комплекса

а» 10 ,рад. мм.

пространстве состояний для случая полной информации о состоянии об'екта.

На основе полученной системы линейных дифференциальных уравнений построена структурно-матричная схема тоннзлепрохсдчес-кого комплекса как об'екта регулирования, которая использована для определения операторных передаточных функций об'екта.

Анализ частотных характеристик тсннелепроходческого комплекса как об'екта управления позволил оценить его динамические свойства при подаче периодического управляющего воздействия.

Решение системы дифференциальных уравнений (2),если положить и 1=(к+1)Т и учесть постоянство вектора управляющего воздействия и на отрезке времени X - имеет вид

х [(Ъ+1Ю = Ъ(Т){х[ЬТ] + упиж], (3)

Из уравнения параметров состояния (3) имеем _1 Г -1 Ч

иГШ = А^(Т) ^^Г!!7) ^х[(ЬИ)Т] ■ (4)

В данном уравнении известны ЩТ), А<(Т), х[(&И)Т1, х[ЪТ1.

~~ I

Необходимо найти последовательность векторои управляющих воздействий

Решение уравнения (4) относительно координат последовательности управляющих векторов имеет вид

Ги, 101.. .и, [кТ]...и, С(N-1 )Т] 1™=Ш(ТГихт]-Ш[01, где М - основная матрица управления.

Для высокоманевренного тсннелепроходческого комплекса получена следующая вектор-строка М бортовой ЭВМ:

• " > ; :::

___ „ ___ _ -Т

г- - °20 " °21г ' . _ ~°40 ~ ".'.1 . ,„ _ С50 ~ "51 ^

12= 7 : О,^"1 ' ? - а^г"'1 ? - а,.г"1 '

с.1 41 о1

Коэффициенты - величины, зависящие от весовых п

геометрических параметров тсннелепроходческсго комплекса и свойств вмещающих пород.

Структурная схема система автоматического управления движением тоннелепрохсдческого комплекса приведена на рис.з.

ИЗ условий синтеза декретной системы управления движением тоннелепрохсдческсгс комплекса и полученного алгебраического урагнеиая параметров состояния об'екта показано, что полученная система устойчива.

Разработан притаил управления гидродомкратами тсннелесро-ходческого комплекса в зависимости от Ееличики управлявшего воздействия, основанный на составлении системы алгобраичеехгил уравнений путем исключения момента, создаваемого усилием одного гид-родошерата, из общего уравнения щзазляювнх моментов.

Упргвлягядтй мемтея.создаваемый гйдродс%!крз?а».и.Еахопктея кс формуле

п

где А - площадь поверхности портя ггдроло'жратз: р1 - перепад давления на '.-тем лпроземкогте; г- - радиус окгухности по которому расположены гклредемкраты; о - угол между гидредомкратами; п - количество гклродомкрзтоз.

Развернув выражение (5). получаем;

Доподнпв данное щрззэнке до квадратной сасчазигг алгебраических уравнений получим

з*г2с зип?о ... 8>гтц\р,\ ¡г^/пА^ I

-

О агп2<о з1ПЗФ ... з€пл<р| = \ {п-1

! г у ч

Решая систему (6) находим искомые напорные усилия гидре-

Структурная схема системы автоматического управления движением тоннелетюходческого комплекса

4?

!ТТ!Г7р

ж

Т

1

~г

1 Х5

р

1 Г6 !

р :

I г ' 1 й-Л 1 1 - !

А 1 1

1 ГгГ,

гЧ

.1 1 1

1 I1 L 1 { . Т1

"Ч э

В(г).

и

I,

2Г

! м* и I_¡Л

Ь(г)л

~Ех,~

я15 _. '.

1 X

домкратов управления.

В четвертой главе проведено математическое моделирование динамики система автоматического управления движением тоннелей-тюходческого комплекса, которое позволило исследовать влияние параметров об'екта и коэффициентов алгоритма управления на качество динамических процессов, произвести оценку переходных про-

ТТйЛПЛЛ Т <ЧТТТЛС1 Т"^ тгг*тт_ ТТО» О» гптлгт рТ*/"»"ПЛХЛгТ ПТТО'ТТТТ5 отлтттта

и. С ^ и Ч/И ил ии 1 ии Ол^.ч^ид« VV.lJ.l_>

управление движением комплекса по проектной траектории с требуемой точностью в различных горно-геологических условиях.

Разработана на основе теоретических положений и результатов исследований система автоматического управления движением тснне-лепрохсдческого комплекса, обеспечивающая заданную точность ведения комплекса по проектному направлению и удовлетворяющая основным требованиям автоматизации горнопроходческих машин. Общий вид аппаратуры системы приведен на рис. 4, где 1 - оптический квантовый генератор; 2 - механический модулятор; з - датчик крена; 4 ~ фотоприемное устройство; 5 - блок управления; 6 -монитор; Р - блек питания.

Система автоматического управления движением тоннелэпроходческого комплекса Р 5 3 2

Т>ГА 4 А • »

Определены погрешности измерения координат тоняглеггссхсд-ческого комплекса. Погрешность не превышает ю%.

-u-

Разработана методика управления тоннелепроходческим комплексом на криволинейных участках тоннеля и получены выражения для расчета параметров трассы движения комплекса, которыз позволяют формировать в функции пути задающее воздействие системы управления.

Установлено, что разработанная микропроцессорная .система управления движением тоннелепроходческого комплекса может выполнять функции управления процессом возведения крепи тоннеля, если оснастить крепеукладчик манипулятором для подачи элементов крепи в зону сборки.

Экспериментальные испытания системы автоматического управления двиаением тоннелепроходческого комплекса подтверждают правильность выдвинутых теоретических предпосылок, принципов построения системы и корректность принятых технических решений.

Экономический эффект от внедрения системы автоматического управления движением тоннелепроходческого комплекса и управления крепеукладчиксм в ценах до 1990 года составит 35085 рублей.

Основные результаты работы.

Выполненные исследования по управлению двиаением тоннзлеп-роходческих комплексов, согласно цели работы, позволили. разработать и исследовать систему автоматического управления движением тоннелепроходческого комплекса, обеспечивающую требуемую точность, повысение производительности труда к эффективности работы комплекса в целом. Таким образом, в работе получено*новое решение научно-технической задачи, поставленная цель достигнута.

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следуипему.

1.'Анализ систем управления движением горнопроходческих машин, их надежности и эффективности, позволил сделать вывод о необходимости создания системы автоматического управления движением тоннелепроходческого комплекса.

2. Для задания направления оси трассы наиболее оптимальным является задатчик направления, выполненный на основе оптического квантового генератора. Для определения координат комплекса необходимо использовать активную статическую фотсприемную двухмат-ричную систему и датчики положения.

3. Получена математическая модель, описывающая динамкеcraie

процессы комплекса и учитывающая влияние вмещающих. пород. Исследования математической модели показали, что юннелепрохоцческий комплекс является нейтральным об'ектом, а как следствие для управления его движением необходима система управления. Произведена оценка адекватности математической модели физическому об'екту (погрешность не превышает 10$).

4. На основании разработанной математической модели тонне-лепроходческого щита синтезирована система управления движением тсннелепроходческого комплекса, обеспечивающая заданную точность. Разработан алгоритм управления для бортоЕсй ЭВМ.

5. Разработан алгоритм управления гидсодомкратами ксшдек-оа, позволяющий Еести тонкелепроходческий акте в заданном направлении одновременно в плане и профиле по величине управляющего воздействия.

6. Разработана и изготовлена лазерная система автоматического управления движением тоннелепрсхсдческого комплекса, обеспечивающая требуемую точность ведения комплекса в заданном направлении и удовлетворяющая основным требованиям автоматизации горноггсохс дч-э ских мэалш.

7. Экспериментальные исследования системы автоматического управления двикеигем тсннелихроходческогс комплекса подтвердили работоспособность и надежность системы для автоматического ведения щита на различных участках трассы. Система управления "гложет быть применена на проходческих комплексах различных типов.

а. Техническая документация на систему автоматического управления движением тоннелепрохедческогс когдтлекса использовались СКВ горних машин и оборудования Яспноватсхсого маяшнсстроительнс-го завода при проектировании комплекса КТ-5,6 Е22. Аппаратура системы автоматического управления (САУД) внедрена Ясиноватским машзаводом. Расчетный, экономический эффект от создания п использования одного комплекта аппаратуры САУЛ составляет 35С®1» "зуб. б год (в ценах до 1950 года}.

Основные результаты диссертационных исследований изложены в следуших публикациях автора:

1. Глебов Н.А., Притчин С.5. Анализ способов и средств автоматизированного управдевия ггооходгаескЕЫП штовкки кскилэксами. Деп. БКЕЯГК 11.04.94, N 2330-3, 34 С.

-162. Глебов H.A., Притчин С.Б. Автоматизированная система управления движением тоннелепроходчеекзх комплексов. // Кнф. лист. Ростовский НЕГИ, N £18-956 1995, 2C.

3. ГлебоЕ H.A., Притчин С.Б, Устройство для определения линейного перемещения. /./ Иаф. лист. Ростовский ШГИ, N 2510-96. 1996. 2с.

Глебов H.A.. Притчин G.B. Устройство для определения угловых перемещений, // Кнф. лист. Ростовский Ц8Гй, N 280-3Ô6 1995, 2С. ......

5. Притчин С.Б. Математическое описание и исследование движения тоннелепроходческоро комплекса с двумя группами доглхратов. Деп. ВШН'К 19.03.96, N 825-Е, ЮС.

6. Глебов К.A., Притчин С.Е. Логическое управление проходческими комплексами. // Известия высзих учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1996, к ?., c.ias-189.

?. Глебов H.A., Притчин С.Б. Математическая модель движения высоксманевренного тсннелепрогодческого комплекса. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Тезалескке науки. 1936.. N з, с. 165-163.

8. Притчш С.Б. Управление движением тсшелепрсхсдческих машин при строительстве подземных сооружен:';!'. // Проблемы геологии и геоэкологии, кга Росска и Кавказа. Материалы международной научней конференция, -Новочеркасск, 1997, с.103-104.

9- Патент N 2022784. Мнницулятор. Притчин С.Е.. С-абриков A.M. 1S94.

■¡с. Патент N 2022769. Маассулятор. Пом«® С.Б., Фабриксз А.И. 1994.

11. Положительное решение о выдаче патента по заявке и 95-1Q957? от 07.06.95. Глебов H.A., Притчин С.Е. и др. Автоматизированная система управления движением тс:келепрсходческего комплекса.