[发明专利]融合采煤工艺与采煤机运动模型的采煤机惯性定位精度提升方法

权利要求书

1.一种融合采煤工艺与采煤机运动模型的采煤机惯性定位精度提升方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)以采煤机几何中心为坐标原点建立采煤机载体坐标系OX_bY_bZ_b，采煤机行进方向为Y_b轴，垂直于机面高度方向为Z_b轴，另一个方向为X_b轴；在采煤机上安装振动速度传感器，用以测量采煤机在X_b轴与Z_b轴的振动速度，以采煤机运动模型为约束条件，设计第一滤波器，通过滤波得到平台失准角，利用姿态矩阵之间的关系得到修正后的姿态矩阵，其中为东、北、天向的平台失准角组成的反对称矩阵，E为单位矩阵，为惯性导航输出的姿态角组成的姿态矩阵，为修正后的姿态矩阵，从而得到修正后的采煤机位置；

(2)采煤机完成一次截割后，将刮板输送机的最优估计轨迹传输到液压支架电液控系统，液压支架电液控系统根据采煤工艺确定每个支架推移油缸的推移位移并进行推移，根据刮板输送机最优估计轨迹和推移油缸的位移预测下次截割的刮板输送机轨迹；

(3)以预测的刮板输送机轨迹为约束条件，设计第二滤波器，通过滤波得到下次刮板输送机最优估计轨迹，利用采煤机与刮板输送机的约束关系，得到下次采煤机的最优估计轨迹；第二滤波器的状态量为：从刮板输送机最优估计轨迹中提取出每节刮板输送机几何中心点的位置坐标，以此点位置坐标与所对应推移油缸位移的和作为下次截割此点位置坐标的预测值，经过曲线拟合得到的下次刮板输送机预测轨迹作为状态量；量测量为下次刮板输送机的检测轨迹；

(4)进行第一滤波器和第二滤波器的融合，以提高采煤机惯性定位精度。

2.根据权利要求1所述的融合采煤工艺与采煤机运动模型的采煤机惯性定位精度提升方法，其特征在于：所述步骤(1)中，第一滤波器的量测量为采煤机载体坐标系X_b轴和Z_b轴的惯性导航速度输出与振动速度传感器输出的差，状态量为东北天三个方向的平台失准角，状态预测方程由惯性导航姿态误差方程求得。

3.根据权利要求1所述的融合采煤工艺与采煤机运动模型的采煤机惯性定位精度提升方法，其特征在于：所述步骤(1)中，得到修正后的采煤机位置的方法为：利用姿态角与姿态矩阵之间的关系，如下式，得到修正后的航向角俯仰角θ(t)和横滚角γ(t)；

结合轴编码器输出的速度v(t_i)，利用航位推算算法，即其中P_n(t_i)＝[P_N(t) P_E(t) P_U(t)]^T，P_N(t)为t时刻北向位置，P_E(t)为t时刻东向位置，P_U(t)为t时刻天向位置，得到修正后位置。

4.根据权利要求1所述的融合采煤工艺与采煤机运动模型的采煤机惯性定位精度提升方法，其特征在于：所述步骤(4)中，先进行第一滤波器处理，后进行第二滤波器处理。