全断面硬岩掘进机姿态调整控制系统研究

发布时间：2020-07-13 08:09

【摘要】：全断面硬岩掘进机是一种专用于硬岩隧道施工工程的全断面掘进设备,它可以实现隧道建设过程中开挖、支护、衬砌、排渣等一次性作业,具有自动化和工厂化性能。综合分析地质条件、地表建筑物、列车运行安全等影响因素,规划理想的隧道设计轴线,掘进机掘进姿态调整控制技术是掘进机路径纠偏的关键技术,确保掘进机实时掘进路径与设计轴线保持统一性,减少掘进偏差,提高隧道建设质量和掘进效率。针对全断面硬岩掘进机偏差纠偏问题。建立姿态调整的数学模型,寻找掘进机最优回归路径最优的设计方法。通过分析找到了掘进机偏离设计轴线时的最优回归路径的算法,推导出最优回归路径的拐点位置,为得到最优回归路径设计曲线奠定了理论基础。针对全断面硬岩掘进机姿态调整控制算法问题研究。在掘进过程偏离设定隧道时,提出了基于RBF神经网络的盾构姿态自适应PID控制算法达到提高掘进机姿态调整快速性和精确性的目的。推导出掘进机姿态调整过程中位姿转换与撑靴油缸位移及速度之间的关系。采用Matlab与AMESim联合仿真工具建立姿态调整系统的控制模型,仿真证明该控制器能精确控制撑靴油缸伸出速度,使掘进姿态调整到轨迹设计要求。对姿态调整控制方法进行实验验证,对所采集的数据详细分析,掘进机正常掘进时速度和压力在要求的范围内,掘进机实时轨迹和设计轨迹路线能保持统一性,体现了本文姿态调整控制方法的优越性。
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.31
【图文】：

模糊控制器,硬岩

图 1.1 改进模糊控制器Figure1.1 Improved fuzzy controller究了推进控制系统与最优回归路径的关系，证明出最小回归半径。构各推进液压目标位移、速度和加速度之间数学解析关系，提出根程求解盾构目标位姿和各分区推进液压目标运动特性的方法[39]，可姿态调整和掘进轨迹自动控制系统自适应性盾构。要研究的内容面硬岩掘进机的姿态调整问题，本文对全断面硬岩掘进机的工作原理面的介绍，对推进系统和姿态调整系统协调控制加以分析，阐述全作的整个流程。但是本课题重点研究姿态调整系统。当全断面硬岩与设计路线不一致时，在正常范围内调整液压系统使全断面硬岩掘在超出正常范围时，需要纠偏轨迹，调整撑靴、支撑，推导出精确优路径，并给出最优路径的重要拐点的计算方法，通过实验方法证确性和可靠性。论文每一章研究内容如下：

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图 2.1 全断面硬岩快速掘进机模型图Figuer 2.1 Full-face hard rock tunnel model部分均考虑井下实际工况，采用分体结构，便于井下运输与安装。其中主要部下：盘:刀盘针对工程地质条件设计，为高强度分体式结构，盘形滚刀采用背装式刀具的更换在刀盘里进行，这样保证了换刀时的安全，刀盘设计分为大刀盘体，以便于运输和符合下井尺寸，刀盘和刀具与岩石摩擦，用的制作材料是耐磨刀盘耐磨性。刀盘的掘进直径比盾体直径大，有超挖量。刀盘安装中心滚刀、刀等刀具，刀具根据地质条件进行合理的选型和配置。刀盘边缘增加正滚刀的各个滚刀按照一定的角度进行排列和分布，这样既保证了破岩效果,又增大开挖体的正常通过预留了足够的空间。盾体:前盾体用于支撑齿轮箱，通过形成的圆形的空腔，用于保护里面的设备的安全。同时还起到掘进工作时导向作用。杆钻机:EQH2800 全断面硬岩掘进机[41]配备有两台锚杆钻机，分别在后鞍架的

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靴油缸 4.三位四通换向阀 5.比例调速阀 6.速度传感 2.3 掘进机姿态调整液压控制系统原理图der attitude adjustment hydraulic control system推进系统、前后撑靴、前后支撑、锚杆泵，由于被安装在前泵和后泵中间位置作用，实现对锚杆、撑靴、推进油缸的、钻机升降、一运马达的旋转由 9 联阀阀控制的。通过控制对应的电液比例换阀的输入信号调整油缸的压力；通过在，进而调整全断面硬岩掘进机的位姿。系统由供电、控制、故障处理、远程无[43]

【参考文献】