煤炭学报

作者：陈宇鸣, 李威, 辛改芳, 王禹桥, 司卓印,

关键词：采煤机, 初始对准, 频域分离, 捷联惯导, 动力学建模, 低通滤波器,

捷联惯导系统(SINS)是一种可用于煤矿井下采煤机定位的自主导航传感器。采煤机初始姿态角的确定作为导航定位的前提，后续导航的性能很大程度上取决于初始姿态矩阵的精确程度。采煤机截割煤壁时产生的剧烈震动会使得SINS敏感到高频噪声，高频噪声会严重降低传统动基座SINS初始对准的性能。为了克服煤矿环境下传统动基座SINS初始对准算法收敛速度慢及精度低等问题，提出一种基于频域分离算子的采煤机动基座初始对准算法。首先，根据采煤机的结构特点，运用质量块法构建采煤机截割煤壁时的动力学模型。在此基础上，利用MATLAB提供的基于Runge-Kutta变步长算法的Ode45函数分析和研究了采煤机截割煤壁时机身的运动状态，之后通过傅里叶变换将时域信息转化到频域，进而确定采煤机截割煤壁时机身的运动频率范围。其次，在传统动基座SINS初始对准算法的基础上，通过分析干扰加速度和采煤机截割煤壁时机身晃动的频率特点，进而引入频率分离算子的概念，并由此利用等纹波最佳逼近法精心设计了有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器，从而有效地抑制SINS敏感到的高频噪声。实验结果表明，所提出的算法可以有效地提高采煤机初始对准的收敛速度以及精度，俯仰角和横滚角的稳态误差<0.1°，航向角稳态误差<0.7°，满足后续精对准的要求。

来源：2020年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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