煤田地质与勘探

作者：王云飞, 赵继云, 胡永杰, 张宗阳, 潘晓晨,

关键词：地面钻孔救援, 车载钻机, 混合微分器, 连续切换函数, 钻进速度估计,

背景车载钻机是地面钻孔救援的关键设备，通过竖直钻孔将地面与地下灾区的直接连通，为被困人员提供救援通道。其中，钻进速度是评价地面救援钻孔作业效果的重要指标，但是受传感器限制无法直接获取。方法因此， 设计了一种基于新型混合微分器的钻进速度估计方法，利用可测量的位移信号计算钻进速度。构建了连续型切换函数，结合其导数分析了新函数的收敛特性，设计了一种兼具线性和非线性特征的新型混合微分器，并利用李亚普诺夫函数证明了其全局渐近稳定特性。在Matlab软件中设计了3种对比控制器，分别开展正弦型信号和三角波型信号下的钻进速度仿真分析。结果和结论仿真结果表明，所设计新型混合微分器在正弦型位移信号下的速度平均估计误差约为0.1 m/s，最大估计误差约为1.02 m/s，标准差约为0.09 m/s；在三角波形位移信号下的速度平均估计误差约为0.29 m/s，最大估计误差约为2.07 m/s，标准差约为0.47 m/s。在徐工XSL1500车载救援钻机上开展连续性和间歇性提放实验，发现所设计的新型混合微分器在两种工况下具有良好的响应速度和降噪能力，更适用于不确定环境下钻进速度的获取。本研究提出了一种基于新型连续切换函数的混合微分器设计方法，设计了联合混合微分器和位移传感器的钻机钻进速度估计方法，为车载钻机钻进速度的获取提供了理论支撑和实践经验。

来源：2025年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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