智采工作面三机数字孪生驱动控制架构
尤秀松1
葛世荣2
郭一楠2
苗丙1
1.中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院,北京 1000832.中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院,北京 100083;煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室,北京 100083
摘要：为了进一步提高煤矿综采设备智能控制水平,实现智采工作面常态化运行,提出基于数字孪生智采工作面驱动控制的相关概念和系统架构.智采工作面数字孪生系统由物理设备、虚拟孪生体、虚实交互模型组成,通过数字化方法建立与实体设备相映射的虚拟模型,来达到综采设备在作业过程中虚实交互、智能决策、精准控制和动态演化的目的.阐述智采工作面常态化运行要求和采煤机、液压支架和刮板输送机的相关控制难点.提出了智采工作面单机数字孪生驱动控制架构,包括机理模型、控制模型、孪生数据模型和数字孪生模型同步与演化等要素;研究数字孪生虚实交互方法,利用信息物理系统来保障信息交互能力,采用知识模型来解决数据拥堵问题,为智采工作面数字孪生控制系统的虚实交互提供实时性.提出智采工作面数字孪生驱动的三机协同控制方法,包括三机关联关系、智能采煤控制、智能支护控制与智能运输控制.最后以矿山数字孪生实际应用为例,通过建立相关模型和设计相关实验方案,对数字孪生智能控制进行验证.通过展开数字孪生智能控制架构、模式等理论研究,旨在解决目前综采工作面存在的环境感知程度低、设备预测精度差和人工干预强度大等问题,实现在复杂环境条件下设备的自适应控制与人机交互,为煤矿智能化建设提供借鉴意义.
关键词：数字孪生智采工作面三机协同控制信息交互常态化运行
分类号：TD67(矿山电工)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFB4703701)国家自然科学基金(61973305)高等学校学科创新引智计划资助项目(B21014)
论文发表日期：2024-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 3265-3275 )
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