盾构推进方向自动控制系统开发

发布时间：2017-06-27 23:23

  本文关键词：盾构推进方向自动控制系统开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：简单介绍了现有盾构的结构和工作原理,重点分析了与自动推进相关的推进系统和导向系统的组成及控制机理,叙述了国内外自动推进系统的理论研究现状,提出了自动推进系统开发的研究意义和研究内容。以深圳电力隧道盾构项目为例,针对推进油缸压力单根可调控制系统进行原理设计,采用比例减压阀为主控制元件,用来实时调整对应推进缸的压力,同时考虑大流量换向液压冲击问题,安全设置问题以及快速伸缩的问题。模拟推进试验数据表明开发的新推进液压系统压力调整精确灵敏,满足自动推进控制的需要。以导向系统给出的纠偏曲线(通过数学计算推导)为目标值,以每根推进油缸的平面坐标点为依据,设计了推进系统压力控制模式赋值计算方程,不同的压力调整参数赋值计算出的油缸压力变化趋势与调整目的相同。根据地下施工的特点,以测量的盾构机实际坐标值与纠偏曲线的目标值进行比较,设计了压力调整判别计算公式,给出了可编程实现的自动推进控制策略,并完成了相关的PLC控制程序设计。利用液压/机械系统建模仿真和动态分析AMESim软件,采用机械和液压联合仿真方式,搭建了推进系统及盾构的模型。以盾构位移为控制变量,以纠偏曲线坐标为目标值,对盾构自动推进系统控制模式进行仿真,得出了控制变量与目标值的关系曲线。仿真结果显示盾构能够沿着纠偏曲线推进,调向平稳,推进压力无超调现象。自动推进系统的研发,为盾构自动化操作提供了参考和借鉴。
【关键词】：盾构 自动推进 压力控制 系统仿真
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.39
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-7
• 第一章 绪论7-20
• 1.1 盾构简介7-15
• 1.1.1 盾构结构组成7-9
• 1.1.2 推进系统简介9-10
• 1.1.3 导向系统简介10-15
• 1.2 国内外自动推进系统发展概况15-17
• 1.2.1 国外发展概况15-16
• 1.2.2 国内研究概况16-17
• 1.3 课题研究意义及研究内容17-19
• 1.3.1 研究意义17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第二章 自动推进液压控制系统设计20-35
• 2.1 控制原理设计及计算20-26
• 2.1.1 原理简介20
• 2.1.2 推进系统控制理论20-21
• 2.1.3 电比例泵技术21-22
• 2.1.4 比例减压阀技术22
• 2.1.5 推进系统液压原理设计22-26
• 2.2 参数计算及元件选型26-28
• 2.3 阀组设计及加工28-30
• 2.3.1 集成阀块设计28-29
• 2.3.2 集成块阀体与装配图的三维参数化设计29-30
• 2.4 控制阀组实验30-32
• 2.5 试验结果32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 控制策略及电气系统设计35-52
• 3.1 纠偏曲线的设计35-37
• 3.2 自动推进控制策略设计37-45
• 3.2.1 压力控制模式计算37-43
• 3.2.2 推进控制策略43-45
• 3.3 自动推进PLC应用程序设计45-51
• 3.3.1 I/O口地址分配45-46
• 3.3.2 自动推进程序设计46-49
• 3.3.3 监测控制界面设计49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 自动推进系统仿真52-68
• 4.1 仿真模型简化52-56
• 4.1.1 仿真控制策略52-53
• 4.1.2 载荷简化53
• 4.1.3 结构简化53-55
• 4.1.4 液压系统简化55-56
• 4.2 模型搭建56-61
• 4.2.1 电比例变量泵模型56-57
• 4.2.2 三通减压阀模型57-58
• 4.2.3 自动控制器模型58-59
• 4.2.4 结构载荷模型59-61
• 4.3 仿真结果分析61-66
• 4.3.1 左、右转纠偏性能62-63
• 4.3.2 不同调向性能63-64
• 4.3.3 转向阻力对系统影响64
• 4.3.4 等分距离对系统影响64-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第五章 结论68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文72

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