泥水平衡顶管机自动纠偏系统的关键技术研究

发布时间：2020-04-07 13:46

【摘要】：非开挖管道施工技术在管道施工工程中的应用越来越多,其中顶管施工以其施工精度高,使用土质广,使用管径范围大,综合成本低,环境污染小等优点被广泛应用。在顶管施工过程中,由于地层土质变化等因素影响,管体不可能完全按设计方向推进,产生姿态偏差,为了保证掘进精度,必须对顶管机进行及时的偏差控制。本文基于NSPD2000型泥水平衡顶管机,对其自动纠偏的关键技术进行探究,主要包括以下内容:(1)针对自动姿态测量系统,提出基于陀螺仪和倾角仪的姿态测量方法,探究传感器的通讯方式,采用自适应加权融合算法对两种传感器进行融合,以得到更加稳定准确的测量值。探究大地坐标系和顶管机坐标系间的坐标转换关系,并提出位置偏差的计算方法。(2)针对自动纠偏控制系统,提出采用模糊PID控制方式。建立顶管纠偏控制过程的状态方程,使用模糊PID控制器对PID控制器进行参数自校正。对PID控制器和模糊PID控制器进行设计与仿真,并比较两者的控制效果。(3)结合自动姿态测量系统和自动纠偏控制系统,开发了一套泥水平衡顶管机智能测控系统,分别设计实验对测量方案和控制方案进行验证,实验表明自动姿态测量系统稳定性和准确性高,自动纠偏控制系统能有效纠正偏差。
【图文】：

图 1.1 地下非开挖施工Fig.1.1 Underground trenchless construction出发井接收井12 3 4 5 6 7 89

产生姿态偏差，如图 1.4 所示。实际轨迹导致难以预期的结果（如地表沉降、盾体下沉、管节经济损失。为了保证掘进精度，必须对顶管机进行及图 1.4 管道轴线弯曲情况Fig.1.4 Pipe axis bending种顶管方式的介绍可以看出，泥水平衡顶管方式由于过程中，管道极易因为泥水过度冲刷造成顶管机机头工过程中的纠偏控制显得尤为重要，是顶管作业质量公司 NSPD2000 泥水平衡顶管机，如图 1.5 所示，研究具有稳定性高、操作方便、自动化程度高等优势，实场前景和巨大的经济效益。L
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU990.3;TP273

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10 记者 张倩倩 通讯员 胥f涛

本文编号：2617983