Mechatronic systems in mining roadheaders - examples of solutions

eng Artykuł w języku Angielskim DOI:

wyślij Dariusz Jasiulek*, Jerzy Świder** * KOMAG Institute of Mining Technology, Gliwice ** Faculty of Mechanical Engineering, The Silesian University of Technology

Pobierz Artykuł

Abstract

In the process of control of mining machines the problems with development of a classical mathematical model describing phenomena that accompany operation of these machines are presented. These problems are the result of specificity of the process of driving the roadways and the direct reason to undertake trials to use artificial intelligence technologies in modelling of phenomena, which occur during rock-drivage of roadways. The following problems are presented in the paper: -state-of-the-art control systems used in roadheaders, -possibilities of use of artificial neural networks in control systems of mining machines (on the example of a roadheader), -model tests with use of data recorded during drivage of roadway with use of a roadheader, -determination of cutting resistance with use of an artificial neural network to determine the value of set angular speed of a roadheader’s cutter jib in the plane parallel to the roadway floor. Presented model tests are the result of R&D projects associated with designing of an intelligent control system of the roadheader, which are realized at the KOMAG Institute of Mining Technology and at the Faculty of Mechanical Engineering of the Silesian University of Technology.

Keywords

control system, mechatronic system, mining roadheader, numerical techniques

Systemy mechatroniczne w górniczych kombajnach chodnikowych – przykłady rozwiązań

Streszczenie

W procesie sterowania maszyn górniczych występuje wiele czynników, utrudniających przygotowanie klasycznego modelu matematycznego, opisującego zjawiska towarzyszące pracy maszyny. Problemy te, wynikające ze specyfiki procesu drążenia wyrobisk, są bezpośrednią przyczyną podejmowania prób zastosowania technik sztucznej inteligencji w modelowaniu zjawisk występujących w trakcie drążenia wyrobisk korytarzowych (tuneli). W artykule zaprezentowano: badanie stanu wiedzy z zakresu systemów sterowania kombajnów chodnikowych; możliwości zastosowania sztucznych sieci neuronowych w układach sterowania maszyn górniczych (na przykładzie kombajnu chodnikowego); wyniki badań procesu drążenia wyrobiska kombajnem chodnikowym; określenie oporów skrawania z wykorzystaniem sztucznej sieci neuronowej do wyznaczenia wartości prędkości kątowej wysięgnika kombajnu chodnikowego.

Słowa kluczowe

górniczy kombajn chodnikowy, neural network, system mechatroniczny, system sterowania, sztuczna sieć neuronowa

Bibliografia

  1. Gajewski J., Jonak J., Methods of artificial intelligence in testing the cutting bits and cutter heads (in Polish), Polish Scientific-and-Technical Exploitation Association, Warsaw 2008.
  2. Gajewski J., Jonak J., Wykorzystanie SSN do oceny stanu ostrzy noży głowicy wielonarzędziowej (Use of SSN for assessment of condition of bits edges of multi-tool cutter head), XX Conference on Problems of Machines Development, Zakopane 2007. (in Polish)
  3. Gajewski J., Jonak J., Klasyfikacja sygnałów siły skrawania za pomocą sieci neuronowej, „Eksploatacja i Niezawodność” nr 2/2004 (Classification of signals of cutting force with use of neural network. Exploitation and Reliability No. 2/2004), Polish Scientific-and-Technical Exploitation Association, Warsaw 2004, 24-27. (in Polish)
  4. Jasiulek D., Adaptacyjny układ sterowania kombajnu chodnikowego (Adaptive system for control of roadheader) Ph.D. dissertation, Gliwice 2010. (in Polish)
  5. Jonak J., Prostański D., Szkudlarek Z., Proposal of using the neuron networks in identification of operational movements of roadheader (in Polish), Proceedings of conference KOMTECH 2003 “State-of-the-art, reliable and safe mechanical systems in the light of European Union requirements”, Szczyrk, 17-19 November 2003, 179-182.
  6. Jonak J., Possibilities of using the neuron networks for prediction of loads of cutting tools (in Polish), XVI Scientific Conference “Problems of Development of Operational Machines”, Zakopane 2003.
  7. Kotwica K., Directions in a development of technologies and mechanization techniques used for driving the opening and development roadway workings in Polish collieries (in Polish), Proceedings of conference KOMTECH 2007 “Innovative and safe machines for the mining industry”, Szczyrk 2007, Poland.
  8. Prostański D., Jonak J., Neuron networks in testing the process of cutting the rocks with the use of rotary conical bits (in Polish), Research work - Monographs CMG KOMAG, Gliwice 2003.
  9. Tadeusiewicz R., Sieci neuronowe (Neural networks), Akademicka Oficyna Wydawnicza RM (publishing house), Warsaw 1993. (in Polish)
  10. Wieczorek T., Neuronowe Modelowanie Procesów Technologicznych (Neural Modelling of Technological Processes), Gliwice 2008. (in Polish)
  11. Report from testing the experimental system of R-130 roadheader, Przedsiębiorstwo Usługowo - Produkcyjne SOMAR, Katowice 2009. (not published)
  12. [www.wamag.kopex.pl] - Internet website of WAMAG, JSC.
  13. [www.remag.com.pl] - Internet website of REMAG, JSC.
  14. [www.smc.sandvik.com] - Internet website of SANDVIK.
  15. [www.somar.com.pl] - Internet website of P.U.P. SOMAR, Ltd.