1、本課題來源于國家863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目“煤炭智能化掘采技術(shù)與裝備（一）”子課題“智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)研制”（課題編號(hào):2012AA06A405），是針對(duì)巖巷掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，工況復(fù)雜、負(fù)載多變、動(dòng)載荷實(shí)時(shí)識(shí)別難度大等問題而提出的。巖巷掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)載荷識(shí)別是掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制的重要組成部分，對(duì)提高掘進(jìn)機(jī)智能化水平及使用壽命具有重要意義。近年來，巖巷掘進(jìn)機(jī)在我國開采領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但智能掘進(jìn)技術(shù)仍處于起步階段。煤礦井下現(xiàn)在使

2、用的掘進(jìn)機(jī)大多數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)水平較低，以司機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)操作為主。手動(dòng)操作掘進(jìn)機(jī)不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且因難以及時(shí)準(zhǔn)確判斷截割載荷狀態(tài)，導(dǎo)致截齒損耗嚴(yán)重。能否根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)截割速度就顯得尤為重要，而可靠的動(dòng)載荷識(shí)別技術(shù)又是自動(dòng)調(diào)節(jié)的必備條件。因此，開發(fā)智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)動(dòng)載荷識(shí)別系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在分析巖巷掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的信號(hào)分析技術(shù)、智能識(shí)別技術(shù)及掘進(jìn)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，并通過大量動(dòng)載

3、荷模擬試驗(yàn)，開發(fā)了智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)動(dòng)載荷識(shí)別系統(tǒng)。在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，闡述了智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)動(dòng)載荷識(shí)別系統(tǒng)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。深入分析了不同工況下截割機(jī)構(gòu)的載荷分布，確定了能有效反映截割頭動(dòng)載荷的物理參量，主要包括懸臂振動(dòng)，截割電動(dòng)機(jī)電流和回轉(zhuǎn)、升降液壓缸壓力。根據(jù)巖巷掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)有限的空間范圍，選擇了適用于井下惡劣環(huán)境的多種傳感器，完成了監(jiān)測信息的準(zhǔn)確測量。結(jié)合項(xiàng)目的功能要求，設(shè)計(jì)了以數(shù)據(jù)采集卡及工控機(jī)為

4、核心的智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)動(dòng)載荷總體方案。結(jié)合動(dòng)載荷信號(hào)為隨機(jī)信號(hào)，頻率成分復(fù)雜、非平穩(wěn)的特點(diǎn)，比較了傅里葉變換、小波變換及小波包變換的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了采用小波包變換作為信號(hào)處理及特征提取的工具。詳細(xì)介紹了小波包特征能量提取步驟，并通過分析實(shí)測數(shù)據(jù)得到了振動(dòng)、電流和壓力信號(hào)的特征頻段范圍。結(jié)合所選特征頻段，選擇RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及證據(jù)組合理論作為動(dòng)載荷的智能識(shí)別方法，并對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和證據(jù)理論算法、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用步驟進(jìn)行簡單分析，重點(diǎn)描述了組

5、合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息識(shí)別原理，D-S證據(jù)理論動(dòng)載荷識(shí)別原理及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和D-S證據(jù)理論融合原理。在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)了智能化超重型巖巷掘進(jìn)機(jī)動(dòng)載荷識(shí)別的相關(guān)應(yīng)用軟件，主要包括LabVIEW平臺(tái)下MATLAB代碼的調(diào)用、多傳感信號(hào)同步采集、小波包特征量提取、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)載荷識(shí)別、證據(jù)理論融合、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理以及人機(jī)顯示界面等程序，并進(jìn)行了功能調(diào)試，調(diào)試結(jié)果驗(yàn)證了應(yīng)用軟件的有效性。根據(jù)掘進(jìn)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)了利用回轉(zhuǎn)液壓缸及升降液壓缸壓