Уровень экономического развития страны полностью зависит от состояния топливно-энергетической базы, степени ее оснащенности современным технологическим оборудовани-ем, наличием современных технологий. В свою очередь, особенностью современного этапа развития науки и техники является все ускоряющийся рост уровня требований к качеству, на-дежности, безопасности создаваемых механизмов, систем управления технологий, степени со-ответствия их экологическим требованиям. В угледобывающей промышленности эти вопросы встают особенно остро в связи со все усложняющимися горно-геологическими и горнотехни-ческими условиями, увеличением глубины добычи.
В связи с этим актуальной является задача управления механизированной крепью добыч-ного забоя в соответствии с поведением кровли с использованием компьютерной обработки информации о поведении кровли во времени и пространстве.
Объект управления является сложной взаимозависимой системой, т.к. состояния всех со-ставляющих частей мехкрепи зависит от состояния и поведения кровли , которые, в свою оче-редь, изменяются вдоль лавы, вдоль линии подвигания забоя и во времени. Будучи таким сложным объектом, кровля требует для анализа и управления наличие большого объема ин-формации. Последняя по характеру использования и своему смыслу может быть разделена на три типа.
К первому типу относится информация, которая остается неизменной для любых условий использования системы. Конкретно, это требуемые для расчетов характеристики и параметры механизированных крепей, характеристики комбайнов, классификация и основные характери-стики типов кровель и т.д. Этот тип информации должен быть занесен в память компьютерной системы один раз и храниться там постоянно, представляя из себя базу данных.
Ко второму типу относится информация, которая является постоянной только для данных конкретных условий и может оставаться таковой в достаточно длинных промежутках времени, а может меняться даже в условиях данного технологического участка. Это прежде всего ха-рактеристики оборудования, используемого на данном технологическом участке (крепи, ком-байны, горно-геологические условия). Основные составляющие этого типа информации долж-ны постоянно храниться в памяти системы, но при изменении того или другого параметра – соответственно корректироваться.
К третьему типу относится информация, которая изменяется постоянно. Основные ее ком-поненты должны измеряться с помощью технических средств измерения и вводиться в систе-му перед началом работы. Это параметры состояния крепи, комбайна, кровли в определенные моменты времени. Обработка указанной информации позволяет иметь представление о со-стоянии крепи в настоящий момент времени, прогнозировать ее состояние и, в частности, ава-рийные ситуации на определенный промежуток времени, регулировать режимы работы до-бычного комбайна, что дает возможность обезопасить работу в добычном забое техники и лю-дей, повысить производительность добычи, избежать потери металла в недрах.
Самым значительным из этих параметров является величина опускания механической крепи под действием опускания пород кровли. С целью ее использования при автоматизиро-ванном управлении механизированным угледобывающим комплексом был проведен анализ опускания перекрытий секций механических крепей на каждом шаге передвижки крепи. Вид этого процесса приведен на рис.1.
Целью получения аппроксимирующего выражения было поставлено, с одной стороны, простота выражения, т.к. оно в дальнейшем в оперативном режиме используется для прогно-зирования, а с другой стороны, достаточная точность.
Учитывая это, в качестве аппроксимирующих выражений были рассмотрены следующие функции:
где: h – величина распора секций;
t – время;
ci – коэффициенты аппроксимации.
Чтобы определить наиболее приемлемый вид математической модели, определялись значения коэффициентов ci для всех случаев, записывались уравнения с полученными коэф-фициентами и сравнивались значения h, полученные по аппроксимирующему уравнению и экспериментальные значения.
Для определения коэффициентов аппроксимирующих выражений был применен метод наименьших квадратов.
При методе наименьших квадратов требования наилучшего согласования аппроксими-рующей кривой и экспериментальных точек сводится к тому, что сумма квадратов отклонений экспериментальных точек от сглаживающей кривой обращалась в минимальную, т.е.
Статистические исследования проводились на 20-50 реализациях процесса, полученных для секций, расположенных внизу лавы, в нескольких местах вдоль лавы (20, 50, 70, 100, 120, 150 секции) и вверху лавы.
Коэффициенты модели были рассчитаны на ЭВМ с помощью программы, написанной на языке Pascal, и проверены с помощью функции Polyfit из библиотеки стандартных функций пакета Matlab.
Точность аппроксимации определялась по формуле:
и для проведенных аппроксимирующих функций имела значения:
Следовательно, наиболее приемлемым аппроксимирующим выражением следует считать уравнение экспоненциальной зависимости.
Литература.
- Взаимодействие механизированных крепей с кровлей/ А.А. Орлов, В.Ю. Сетков, С.Г. Баранов и др. – М.:Недра, 1976.-283 с.
- Е.С. Вентцель. Теория вероятностей. – М.:Наука, 1969.- 576 с.
- В.П. Дьяконов. Matlab: учебный курс. – СПб: Питер, 2001.-560 с.:ил.