悬臂式掘进机机电液系统数字孪生模型优化方法OA

【目的】悬臂式掘进机是集机械、电气、液压系统深度耦合的巷道掘进设备,其控制精度直接决定着巷道成形质量。【方法】针对机械运动、液压控制及截割负载等非线性特性导致难以建立精确控制模型的问题,基于数字孪生机理建模思想,提出基于虚实一致性评价的悬臂式掘进机机电液系统数字孪生模型优化方法。采用AMESim-Simulink多域联合仿真方法,建立悬臂式掘进机机电液系统数字孪生模型,实现数字空间中机电液系统耦合特性与非线性动态行为的精确表达;通过建立面向巷道截割过程的虚实控制行为一致性评价体系,探索机电液系统数字孪生体与物理实体的偏差演化机理;基于虚实一致性评价结果,采用粒子群优化算法对数字孪生模型的关键物理参数进行迭代性校准,通过最小化虚实控制行为偏差,增强数字孪生模型对巷道物理截割过程的复现能力。【结果和结论】通过实验平台对所提出的数字孪生模型优化方法进行验证。结果表明,以位移参数为基准模型优化后虚实控制行为偏差降低84.5%,单一误差指标RMSE、MAE降幅均达70%,最大绝对误差降幅60%;以正常稳态与异常负载对应场景的压力参数为基准优化后相应偏差分别降低83.57%与81.98%,在复杂工况下可有效降低虚实行为偏差。该方法为井下复杂工况下采掘装备数字孪生的精确建模与虚实交互,提供了一套高效可行的实现方案。