Investigación sobre el Control de Presión del Sistema Hidráulico para Máquina de Perforación de Anclajes Controlada por Bomba Basada en el Algoritmo PID Difuso de Universo Variable
Autores: Yan, Zheng; Tang, Guangwei; Gao, Youshan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación sobre el Control de Presión del Sistema Hidráulico para Máquina de Perforación de Anclajes Controlada por Bomba Basada en el Algoritmo PID Difuso de Universo Variable
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Fluctuaciones de presión significativas
Máquina de perforación con ancla
Control PID difuso
Motor servo
Verificación experimental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar las fluctuaciones significativas de presión en los sistemas de máquinas de perforación de anclajes durante la perforación y el soporte de anclaje de rocas circundantes en caminos de carbón complejos, se propuso una estrategia de control PID difusa de universo variable para regular la velocidad del motor servo. Además, se introdujo un enfoque de presión controlada por bomba para reducir aún más las pérdidas por estrangulación y el consumo de energía. Para validar el algoritmo propuesto, se simularon perturbaciones ajustando el tamaño de apertura de una válvula direccional proporcional de cuatro vías y tres posiciones. Primero se estableció un modelo de co-simulación utilizando el software AMESIM 2020.1 y SIMULINK R2022a, seguido de la verificación experimental y comparación con el control PID convencional. Los resultados experimentales demostraron que cuando la señal de presión del sistema se estableció en un valor constante, el algoritmo propuesto redujo el error de presión en aproximadamente un 36.5% en comparación con el control PID. Para entradas de presión escalonadas, el algoritmo disminuyó el tiempo de respuesta y el sobreimpulso en un 6.8-8.2% y un 10.3-16.2%, respectivamente, bajo diferentes aperturas de válvula. Además, cuando la presión del sistema seguía diversas señales sinusoidales, el algoritmo propuesto mostró un menor error de presión y tiempos de respuesta más rápidos que el control PID. Este estudio proporciona referencias teóricas y experimentales para mantener una presión estable durante la operación de máquinas de perforación de anclajes, ofreciendo una solución de control eficiente y confiable para entornos de perforación complejos.
Descripción
Para abordar las fluctuaciones significativas de presión en los sistemas de máquinas de perforación de anclajes durante la perforación y el soporte de anclaje de rocas circundantes en caminos de carbón complejos, se propuso una estrategia de control PID difusa de universo variable para regular la velocidad del motor servo. Además, se introdujo un enfoque de presión controlada por bomba para reducir aún más las pérdidas por estrangulación y el consumo de energía. Para validar el algoritmo propuesto, se simularon perturbaciones ajustando el tamaño de apertura de una válvula direccional proporcional de cuatro vías y tres posiciones. Primero se estableció un modelo de co-simulación utilizando el software AMESIM 2020.1 y SIMULINK R2022a, seguido de la verificación experimental y comparación con el control PID convencional. Los resultados experimentales demostraron que cuando la señal de presión del sistema se estableció en un valor constante, el algoritmo propuesto redujo el error de presión en aproximadamente un 36.5% en comparación con el control PID. Para entradas de presión escalonadas, el algoritmo disminuyó el tiempo de respuesta y el sobreimpulso en un 6.8-8.2% y un 10.3-16.2%, respectivamente, bajo diferentes aperturas de válvula. Además, cuando la presión del sistema seguía diversas señales sinusoidales, el algoritmo propuesto mostró un menor error de presión y tiempos de respuesta más rápidos que el control PID. Este estudio proporciona referencias teóricas y experimentales para mantener una presión estable durante la operación de máquinas de perforación de anclajes, ofreciendo una solución de control eficiente y confiable para entornos de perforación complejos.