协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法

摘要

本发明提供一种协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，属于液压系统领域，以解决目前方式存在难以本质上提高泵控调速的动态响应速率、方法呆板及控制效果不理想的问题。包括：在多泵变频乳化液泵站供液系统和交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的基础上，采集采煤机的速度，并获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据；生成液压支架跟机响应指标望目特性参数；计算液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率；生成液压支架跟机响应变量和液压支架跟机望目特性的单个满意度数组；对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列；生成供液动力自适应控制策略，并发送至供液系统执行。

权利要求

1.一种协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，控制液压支架的供液为多泵变频乳化液泵站供液系统，并预设供液与液压支架动作之间的控制方法为交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，在多泵变频乳化液泵站供液系统和交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的基础上，采集采煤机的速度，并获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据；

S2，根据采煤机的速度和供液系统的工作状态数据生成液压支架跟机响应指标望目特性参数；

S3，根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度，并根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算执行液压支架动作时液压系统的压力变化率；

S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量；

S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组；

S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为液压支架跟机总体满意度函数；

S7，对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列；

S8，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，并将供液动力自适应控制策略发送至供液系统进行执行；

所述交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑为：预设液压支架跟机控制策略为SZ，且液压支架控制动作一轮循环中共有n种类型支架动作按照顺序动作，则支架跟机动作顺序为：SZ1→SZ2→…→SZi→SZi+1→…→SZn→SZ1→SZ2→…SZn，SZi为第i个液压支架动作；

在此基础上，在调控液压支架的工作和供液时，先调控供液动力、后执行液压支架动作为交替动作顺序，预设SG为与液压支架跟机控制策略SZ协同的供液系统控制策略，在满足液压支架动作SZi之前执行供液调控动作SGi使供液系统输出流量Qi，则包含n种液压支架动作类型的一轮液压支架循环动作中，液压支架与供液调控协同动作逻辑为：供液调控动作SG1→液压支架动作SZ1→…→供液调控动作SGi→液压支架动作SZi→供液调控动作SGi+1→液压支架动作SZi+1→…→供液调控动作SGn→液压支架动作SZn；预定义供液调控动作与前组液压支架动作的时间关系为相遇关系，供液调控动作与后组液压支架动作的时间关系为交叠关系，则SZi为第i个液压支架动作，SGi为SZi之前的供液流量调节动作，Qi为供液系统调控SGi的供液输出流量，ti为SZi的动作时间，ti-1,i为SGi的动作时间，Δti为SGi与SZi的供液与支架动作交叠时间，Δti,i+1为SZi与SZi+1的支架动作间隔时间。

2.根据权利要求1所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述液压支架跟机响应指标望目特性参数包括响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]和规格下限设定数组l＝[l1,l2,...,ln+1]，其中，u＝g+a，l＝g-a，a＝[a1,a2,...,an+1]，其中，gp’i为液压支架动作SZi时液压系统压力变化率目标值，vc为采煤机速度，a为液压支架跟机速度或压力目标控制范围的阈值，其中a1-an为压力目标控制范围的阈值，an+1为液压支架跟机速度目标控制范围的阈值。

3.根据权利要求1所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据包括支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额定流量Qe和变频调速额定时间Tf；

所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度，包括：

根据支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额定流量Qe和变频调速额定时间Tf，通过如下公式计算液压支架系统的跟机速度vz：其中， 为SZi的稳压供液流量；

所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据还包括供液系统加载压力设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压支架动作负载力Fi、动作所需克服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液作用面积Bi、蓄能器的额定压力px和蓄能器的额定体积Vx；

所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算执行液压支架动作时液压系统的压力变化率，包括：

根据供液系统加载压力设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压支架动作负载力Fi、动作所需克服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液作用面积Bi、蓄能器的额定压力px和蓄能器的额定体积Vx，通过如下公式计算执行液压支架动作SZi时液压系统的压力变化率p′i：

4.根据权利要求3所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量，包括：根据液压支架系统的跟机速度vz和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率p′i通过如下公式生成液压支架跟机响应变量y＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]。

5.根据权利要求4所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组，包括：根据液压支架跟机响应指标望目特性参数中的响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝

1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]、规格下限设定数组l＝[l1,l2,...,ln+1]和液压支架跟机响应变量y＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]，通过如下公式生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组d，其中，液压支架跟机望目特性的单个满意度数组d的第j个变量dj计算公式如下：

其中，e1j和e2j分别为单个满意度dj的下、上接近目标程度值，它们的值为设定值；yj、lj、gj和uj分别为y、l、g、u的第j个变量。

6.根据权利要求5所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为液压支架跟机总体满意度函数，包括：

将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组通过如下公式转换为液压支架跟机总体满意度函数D：

设fD为QN与D的函数关系，记为：D＝fD(QN)QN＝[Q1,Q2,...,Qn]其中，ωj为dj的权重，满足0＜ωj＜1且∑ωj＝1。

7.根据权利要求6所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，

所述S7，对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列，包括：将液压支架跟机总体满意度函数D转换为-D，并对-D进行最小化处理，得到目标供液流量数列Q#N；

所述S8中，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，包括：根据交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，由液压支架跟机控制策略SZ生成供液系统控制策略SG，将目标供液流量数列Q#N作为供液系统控制策略SG的供液流量调控目标值。

8.根据权利要求1所述的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其特征在于，所述多泵变频乳化液泵站供液系统是指，一台变频器可驱动四台400L/min乳化液泵，通过调节变频速率控制其中任意一台乳化液泵转速，以实现供液流量无级调节；每台乳化液泵上安装电磁卸载阀，控制四台400L/min 的乳化液泵的加载和卸载，以实现供液流量多级调节。

说明书

协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿工作面液压系统技术领域，尤其涉及一种协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法。

背景技术

[0002] 液压支架是煤矿综采工作面的支护设备，其主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备，一个工作面通常有上百台液压支架群组组成液压支架系
统。为保证工作面正常生产推进，液压支架系统需适应采煤机速度跟机运行，精确稳定地完
成降柱、移架、升柱、推溜等一系列循环动作，以及时跟进支护暴露顶板。液压支架动作执行
的驱动力、速度、稳定性等耦合影响了工作面正常、有序地推进效果，液压支架跟机运行的
液压动力来源于乳化液泵供液(以下简称“供液”)，两者通过液压回路链接，共同组成工作
面液压系统。供液动力对液压支架系统跟机运行速度的影响，制约了液压支架跟机能力，难
以适应多变的工作面推进速度。供液动力对液压支架跟机动作时液压稳定性的影响，降低
了支架动作精度，难以保证工作面连续推进能力。

[0003] 供液动力对支架群控运行的高效精准响应是确保智能工作面自动、快速和连续推进的关键。液压支架跟机运行的供液动力响应旨在解决液压调速问题，现有工作面液压系
统属于典型的泵控调速方式。泵控调速方式大多采用压力闭环原理，构建一种压力-流量闭
中心负载敏感系统，根据压力变化控制供液系统调节输出流量，使液压源处于恒压工况。还
有一些技术人员采用多个乳化液泵并联驱动方式，提出多泵联动加卸载控制方法：通过设
定阈值判断系统压力状态，顺序控制多台乳化液泵的加载和卸载，多级调整供液流量以实
现恒压工况，但该方法多级调节流量，响应快但精度低，压力控制效果并不理想。为提高流
量调节精度，随着变频技术在煤矿的应用推广，一些技术人员提出基于模糊PID算法的变频
恒压供液控制方法，通过判断压力变化控制变频转速调节供液流量，试图实现恒压工况，该
方法通过仿真验证比常规PID效果更好。然而，上述供液动力控制方法均以压力为判断，旨
在通过控制算法优化以提高泵控调速效果，但以压力闭环原理在本质上存在反馈控制的滞
后特性，对于支架跟机过程的负载突变工况，压力控制效果并不理想。

[0004] 进一步地，液压支架跟机动作是一组多种类型支架动作有序执行的过程，不同类型液压支架动作属性不同，会造成负载差异，从而使供液流量对不同类型液压支架动作执
行速度的效应不同。尤其是前后液压支架动作负载差异可能较大，引起液压系统压力突变，
供液流量调节要求快速响应，而受调速机构执行速率制约，基于压力反馈原理的泵控调速
技术难以使压力、流量及时响应负载的需求，而前馈补偿控制原理是提高泵控调速动态响
应速率的一种有效方法。工作面供液动力控制最优目标应同时满足支架动作快速和过程压
力稳定，根据支架动作的负载特性，结合前馈控制思路，一些技术人员进一步提出适应支架
动作的稳压供液原理，即供液系统根据液压支架不同动作特征，提前适配输出稳压供液流
量，使整个支架动作过程的液压系统压力在限定范围内趋于平稳，达到稳压工况。稳压供液
原理揭示了支架动作负载的流量和压力匹配机制，但由于支架跟机过程的动作负载突变特
性，负载匹配的稳压供液流量变化阶跃性强，使得基于稳压原理的供液控制方法比较呆板，
控制效果不理想。

[0005] 综上，现有技术中的供液控制方法主要存在如下问题：主要以压力反馈闭环控制供液流量，缺乏负载等信号的前馈补偿，难以本质上提高泵控调速的动态响应速率。稳压供
液原理可同时满足支架动作快速和液压稳定的双重目标，为负载前馈供液控制提供理论基
础，但液压支架跟机运行过程的动作负载突变、多变特性，使得供液控制方法呆板及控制效
果不理想。

发明内容

[0006] 为解决相关技术中控制供液动力的方式存在难以本质上提高泵控调速的动态响应速率、无法适应液压支架跟机运行过程的动作负载突变和多变特性的特点，供液控制方
法呆板及控制效果不理想的技术问题，本发明提供一种协同液压支架跟机运行的供液动力
自适应控制方法。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0008] 一种协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其包括如下步骤：

[0009] S1，控制液压支架的供液为多泵变频乳化液泵站供液系统，并预设供液与液压支架动作之间的控制方法为交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，在多泵变频乳化
液泵站供液系统和交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的基础上，采集采煤机的
速度，并获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据；

[0010] S2，根据采煤机的速度和供液系统的工作状态数据生成液压支架跟机响应指标望目特性参数；

[0011] S3，根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度，并根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算执行液压支架动作时液压系统的
压力变化率；

[0012] S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量；

[0013] S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组；

[0014] S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为液压支架跟机总体满意度函数；

[0015] S7，对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列；

[0016] S8，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，并将供液动力自适应控制策略发送至供液系统进行执行。

[0017] 可选地，所述交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑为：

[0018] 预设液压支架跟机控制策略为SZ，且液压支架控制动作一轮循环中共有n种类型支架动作按照顺序动作，则支架跟机动作顺序为：SZ1→SZ2→…→SZi→SZi+1→…→SZn→SZ1
→SZ2→…SZn，SZi为第i个液压支架动作；在此基础上，在调控液压支架的工作和供液时，先
调控供液动力、后执行液压支架动作为交替动作顺序，预设SG为与液压支架跟机控制策略
SZ协同的供液系统控制策略，在满足液压支架动作SZi之前执行供液调控动作SGi使供液系
统输出流量Qi，则包含n种液压支架动作类型的一轮液压支架循环动作中，液压支架与供液
调控协同动作逻辑为：供液调控动作SG1→液压支架动作SZ1→…→供液调控动作SGi→液压
支架动作SZi→供液调控动作SGi+1→液压支架动作SZi+1→…→供液调控动作SGn→液压支架
动作SZn；预定义供液调控动作与前组液压支架动作的时间关系为相遇关系，供液调控动作
与后组液压支架动作的时间关系为交叠关系，则SZi为第i个液压支架动作，SGi为SZi之前的
供液流量调节动作，Qi为供液系统调控SGi的供液输出流量，ti为SZi的动作时间，ti-1,i为SGi
的动作时间，Δti为SGi与SZi的供液与支架动作交叠时间，Δti,i+1为SZi与SZi+1的支架动作
间隔时间。

[0019] 可选地，所述液压支架跟机响应指标望目特性参数包括响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]和规格下限设定数组l
＝[l1,l2,...,ln+1]，其中，u＝g+a，l＝g-a，a＝[a1,a2,...,an+1]，其中，gp’i为液压支架动作
SZi时液压系统压力变化率目标值，vc为采煤机速度，a为液压支架跟机速度或压力目标控制
范围的阈值，其中a1-an为压力目标控制范围的阈值，an+1为液压支架跟机速度目标控制范围
的阈值。

[0020] 可选地，所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据包括支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用
面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额定流量Qe和变频调速额定时间Tf；

[0021] 所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度，包括：

[0022] 根据支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额定流量Qe
和变频调速额定时间Tf，通过如下公式计算液压支架系统的跟机速度vz：

[0023]

[0024] 其中， 为SZi的稳压供液流量；

[0025] 所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据还包括供液系统加载压力设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道
容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压支架动作负载力Fi、动作所需克
服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液作用面积Bi、蓄能器的额定压力
px和蓄能器的额定体积Vx；

[0026] 所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算执行液压支架动作时液压系统的压力变化率，包括：

[0027] 根据供液系统加载压力设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压
支架动作负载力Fi、动作所需克服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液
作用面积Bi、蓄能器的额定压力px和蓄能器的额定体积Vx，通过如下公式计算执行液压支架
动作SZi时液压系统的压力变化率p′i：

[0028]

[0029] 可选地，所述S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量，包括：

[0030] 根据液压支架系统的跟机速度vz和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率p′i通过如下公式生成液压支架跟机响应变量y＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]。

[0031] 可选地，所述S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组，包括：

[0032] 根据液压支架跟机响应指标望目特性参数中的响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]、规格下限设定数组l＝[l1,
l2,...,ln+1]和液压支架跟机响应变量y(x)＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]，通过如下公式生成液
压支架跟机望目特性的单个满意度数组d，其中，液压支架跟机望目特性的单个满意度数组
d的第j个变量dj计算公式如下：

[0033]

[0034] 其中，e1j和e2j分别为单个满意度dj的下、上接近目标程度值，它们的值为设定值；yj、lj、gj和uj分别为y、l、g、u的第j个变量。

[0035] 可选地，所述S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为总体满意度函数，包括：

[0036] 将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组通过如下公式转换为总体满意度函数D：

[0037]

[0038] 设fD为QN与D的函数关系，记为：D＝fD(QN)

[0039] QN＝[Q1,Q2,...,Qn]

[0040] 其中，ωj为dj的权重，满足0＜ωj＜1且∑ωj＝1。

[0041] 可选地，所述S7，对液压支架跟机总体满意度函数转换进行最小化处理，得到目标供液流量数列，包括：将液压支架跟机总体满意度函数D转换为目标函数-D，并对-D进行最
#
小化处理，得到目标供液流量数列QN；

[0042] 所述S8中，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，包括：根据交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，由液压支架跟机控制
策略SZ生成供液系统控制策略SG，将目标供液流量数列Q#N作为供液系统控制策略SG的供液
流量调控目标值。

[0043] 可选地，所述多泵变频乳化液泵站供液系统是指，一台变频器可驱动四台400L/min乳化液泵，通过调节变频速率控制其中任意一台乳化液泵转速，以实现供液流量无级调
节；每台乳化液泵上安装电磁卸载阀，控制四台400L/min的乳化液泵的加载和卸载，以实现
供液流量多级调节。

[0044] 本发明的有益效果是：

[0045] 通过在多泵变频乳化液泵站供液系统和交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的基础上，采集采煤机的速度，并获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据，得
到采煤机工作过程中液压支架系统和供液系统的实时工作状态数据，并在后续根据这些工
作状态数据确定供液动力自适应控制策略，提供一种将液压支架工作与供液动力一一对应
的供液策略，通过该供液策略对供液系统进行控制，使得供液能够适配液压支架的动作及
相邻液压支架动作过程中的负载突变性和多变性，不仅能够保证动态响应速率，而且控制
方式灵活，适用性比较强。

附图说明

[0046] 图1是本发明的流程图。

[0047] 图2是本发明中交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的示意图。

[0048] 图3是本发明的执行过程示意图。

具体实施方式

[0049] 下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。

[0050] 本发明在交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的前提下，采用多泵变频乳化液泵站供液系统为供液动力调节方式，基于稳压供液的动力提前最优适配技术，提出
一种供液与支架交叠协同逻辑下的供液动力自适应控制方法。

[0051] 如图1所示，本实施例中的协同液压支架跟机运行的供液动力自适应控制方法，其包括如下步骤：

[0052] S1，控制液压支架的供液为多泵变频乳化液泵站供液系统，并预设供液与液压支架动作之间的控制方法为交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，在多泵变频乳化
液泵站供液系统和交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑的基础上，采集采煤机的
速度，并获取供液系统和液压支架系统的工作状态数据。

[0053] 其中，所述多泵变频乳化液泵站供液系统是指，一台变频器可驱动四台400L/min乳化液泵，通过调节变频速率控制其中任意一台乳化液泵转速，以实现供液流量无级调节；
每台乳化液泵上安装电磁卸载阀，控制四台400L/min的乳化液泵的加载和卸载，以实现供
液流量多级调节。

[0054] 可选地，如图2所示，所述交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑为：预设液压支架跟机控制策略为SZ，且液压支架控制动作一轮循环中共有n种类型支架动作按照
顺序动作，则支架跟机动作顺序为：SZ1→SZ2→…→SZi→SZi+1→…→SZn→SZ1→SZ2→…
SZn，SZi为第i个液压支架动作；在此基础上，在调控液压支架的工作和供液时，先调控供液
动力、后执行液压支架动作为交替动作顺序，预设SG为与液压支架跟机控制策略SZ协同的
供液系统控制策略，在满足液压支架动作SZi之前执行供液调控动作SGi使供液系统输出流
量Qi，则包含n种液压支架动作类型的一轮液压支架循环动作中，液压支架与供液调控协同
动作逻辑为：供液调控动作SG1→液压支架动作SZ1→…→供液调控动作SGi→液压支架动作
SZi→供液调控动作SGi+1→液压支架动作SZi+1→…→供液调控动作SGn→液压支架动作SZn；
预定义供液调控动作与前组液压支架动作的时间关系为相遇关系，供液调控动作与后组液
压支架动作的时间关系为交叠关系，则SZi为第i个液压支架动作，SGi为SZi之前的供液流量
调节动作，Qi为供液系统调控SGi的供液输出流量，ti为SZi的动作时间，ti-1,i为SGi的动作时
间，Δti为SGi与SZi的供液与支架动作交叠时间，Δti,i+1为SZi与SZi+1的支架动作间隔时间。

[0055] 本发明实施例提出的交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑充分利用多泵+变频供液系统先快速粗调(工频加卸载)再精调(变频调速)的流量调节特点，可以均衡
供液动力响应的快速性和精确性。

[0056] S2，根据采煤机的速度和供液系统的工作状态数据生成液压支架跟机响应指标望目特性参数。

[0057] 可选地，所述液压支架跟机响应指标望目特性参数包括响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]和规格下限设定数组l
＝[l1,l2,...,ln+1]，其中，u＝g+a，l＝g-a，a＝[a1,a2,...,an+1]，其中，gp’i为液压支架动作
SZi时液压系统压力变化率目标值，vc为采煤机速度，a为液压支架跟机速度或压力目标控制
范围的阈值，其中a1-an为压力目标控制范围的阈值，an+1为液压支架跟机速度目标控制范围
的阈值。ai根据液压支架跟机速度与压力目标的控制范围要求进行设定。液压支架跟机响
应指标望目特性参数中的数组共n+1个参量。

[0058] S3，根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的跟机速度，并根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算执行液压支架动作时液压系统的
压力变化率。

[0059] 可选地，所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据包括支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用
面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额定流量Qe和变频调速额定时间Tf。在
此基础上，所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状态数据计算液压支架系统的
跟机速度时，包括：根据支架同时跟机移架支护的数量M、液压支架架间距H、SZi的液压缸同
时动作数量Ni、SZi的液压缸进液作用面积Ai、SZi的液压缸活塞行走距离Li、单台乳化液泵额
定流量Qe和变频调速额定时间Tf，通过如下公式计算液压支架系统的跟机速度vz：

[0060]

[0061] 其中， 为SZi的稳压供液流量。sgn()指取括号内符号；{}指取括号内数值的小数部分，如 可表示Qi输出流量下变频驱动泵输出流量与泵额定流量之比，即变频泵运
行频率与额定频率之比。Tf为变频调速额定时间，即转速从零加速到额定转速所需时间，由
变频器设定。

[0062] 设包含n种液压支架动作类型的一轮液压支架循环动作对应的供液流量数列为QN＝[Q1,Q2,...,Qn]，以QN为自变量，可将上述公式记为vz＝fv(QN)，通过给定支架跟机动作控
制参数，构建了供液流量控制策略与液压支架系统跟机速度的函数关系。

[0063] 所述S3中的供液系统和液压支架系统的工作状态数据还包括供液系统加载压力设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道
容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压支架动作负载力Fi、动作所需克
服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液作用面积Bi、蓄能器的额定压力
px和蓄能器的额定体积Vx。在此基础上，所述S3中的根据供液系统和液压支架系统的工作状
态数据计算执行液压支架动作时液压系统的压力变化率时，包括：根据供液系统加载压力
设定值pl、供液系统卸载压力设定值pu、乳化液的实际弹性模量E、从泵的高压腔、联接管道
容纳的乳化液的容积V、SZi的液压缸进液作用面积Ai、液压支架动作负载力Fi、动作所需克
服阻力与动作速度之间的线性比例系数θ、SZi的液压缸出液作用面积Bi、蓄能器的额定压力
px和蓄能器的额定体积Vx，通过如下公式计算执行液压支架动作SZi时液压系统的压力变化
率p′i：

[0064]

[0065] 设Qi为自变量。该公式可以记为p’i＝fp(Qi)，带符号。通过给定支架动作参数，构建了供液流量与系统加载时压力变化率的函数关系。

[0066] S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量。

[0067] 可选地，所述S4，根据液压支架系统的跟机速度和执行液压支架动作时液压系统的压力变化率生成液压支架跟机响应变量，包括：

[0068] 根据液压支架系统的跟机速度vz和执行液压支架动作时液压系统的压力变

[0069] 化率pi通过如下公式生成液压支架跟机响应变量y＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]，共n+1个响应变量：

[0070]

[0071] 其中，yj为液压支架跟机响应变量中的第j个响应变量。

[0072] S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组。

[0073] 可选地，所述S5，根据液压支架跟机响应指标望目特性参数和液压支架跟机响应变量生成液压支架跟机望目特性的单个满意度数组，包括：

[0074] 根据液压支架跟机响应指标望目特性参数中的响应指标的目标数组g＝[gp’i,vc](i＝1,2,...,n)、规格上限设定数组u＝[u1,u2,...,un+1]、规格下限设定数组l＝[l1,
l2,...,ln+1]和液压支架跟机响应变量y＝[p’1,p’2,...,p’n,vz]，通过如下公式生成液压支
架跟机望目特性的单个满意度数组d，第j响应变量的满意度函数dj的计算公式如下：

[0075]

[0076] 其中，e1j和e2j分别为单个满意度dj的下、上接近目标程度值，它们的值为设定值；yj、lj、gj和uj分别为y、l、g、u的第j个变量。

[0077] S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为液压支架跟机总体满意度函数。

[0078] 可选地，所述S6，将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组转换为液压支架跟机总体满意度函数，包括：将液压支架跟机望目特性的单个满意度数组通过如下公式转换
为液压支架跟机总体满意度函数D：

[0079]

[0080] QN＝[Q1,Q2,...,Qn]

[0081] 其中，ωj为dj的权重，满足0＜ωj＜1且∑ωj＝1。可记液压支架跟机总体满意度函数D＝fD(QN)，其中QN＝[Q1,Q2,...,Qn]为包含n种液压支架动作类型的一轮液压支架循环
动作对应的供液流量数列。

[0082] S7，对液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列。

[0083] 可选地，所述S7，将液压支架跟机总体满意度函数进行最小化处理，得到目标供液流量数列，包括：将液压支架跟机总体满意度函数D转换为目标函数-D，并对-D进行最小化
处理，得到目标供液流量数列Q#N。QN为决策变量。在进行最小化计算时，可以通过领域最小
化算法来实现。

[0084] S8，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，并将供液动力自适应控制策略发送至供液系统进行执行。

[0085] 所述S8中，根据液压支架跟机控制策略和目标供液流量数列生成供液动力自适应控制策略，包括：根据图2所示的交叠关系的供液与液压支架协同动作控制逻辑，由液压支
架跟机控制策略SZ生成供液系统控制策略SG，将目标供液流量数列Q#N作为供液系统控制策
#
略SG的供液流量调控目标值。例如，对于液压支架的第i个动作SZi，将目标供液流量数列Q N
中的第i个元素Q#i作为供液系统的供液流量。

[0086] 结合上述各步骤，本发明的整体执行如图3所示。

[0087] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精
神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。