盾构机推进液压系统仿真控制研究

发布时间：2025-03-15 06:56

　　 推进液压系统是盾构机的关键设备之一,对盾构掘进姿态、隧道开挖速度以及掌子面的稳定起着至关重要的作用。常规推进液压系统采用比例调速阀及比例溢流阀控制系统的速度与压力,利用PID算法抑制推进过程中系统的速度和压力的波动。该常规PID控制方法在稳定性较高的地质条件下效果明显,但在软弱不均的地质环境下波动明显,影响开挖速度及精度。通过对系统及推进过程中的稳态性误差进行分析,建立系统AMEsim仿真模型;然后利用Simulink算法建立一种BP神经网络控制器,将AMEsim模型与Simulink算法的BP神经网络控制器进行联合仿真。结果表明:与常规PID控制相比,BP神经网络结合PID控制策略针对变流量、变压力工况有更好的响应特性,可以更好地抑制速度与压力的波动。

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【部分图文】：

图1 油缸推进分组布置图

推进液压系统液压油缸的同步协调动作对盾构掘进姿态、隧道开挖速度以及掌子面的稳定起着至关重要的作用;故系统采用油缸分组布置的结构。油缸总共分4组布置,油缸推进分组布置图如图1所示。油缸分别安装于盾构机密封舱后部,有单双布置、双双布置等。图1中每组设置一个带位移传感器的油缸,实时采集....

图2 容积节流调速回路原理图

系统的调速回路是由闭式变量柱塞泵、比例调速阀和比例溢流阀等元件的容积节流调速回路组成,其回路原理图如图2所示。由图2所示可知,采用比例调速阀1控制推进油缸10的速度,比例溢流阀4控制推进油缸压力;工作过程中,泵出的压力油经换向阀3、5和7,以及比例调速阀进入推进油缸,推进油缸通过....

图3 油缸压力与速度闭环控制原理图

油缸的压力及速度采用闭环控制,油缸压力与速度闭环控制原理图如图3所示。由图3中可知,系统首先利用压力传感器采集各组油缸的实际工作压力并反馈于PLC,通过比较得出4组油缸压力的最大值;然后由PID算法进行运算,消除稳态性误差;最后将运算值转换为比例溢流阀的控制信号,以调节泵的出口压....

图4 系统跟随误差反馈结构图

式中:G(s)为油缸活塞位移输出传递函数;H(s)为油缸活塞位移输出反馈传递函数。由式(8)及跟随误差分析,可得系统稳态误差ess为:

本文编号：4035348