基于虛擬樣機技術的泥水平衡式全斷面掘進機仿真研究.pdf

1、全斷面掘進機也叫隧道掘進機，是一種非常先進的地下隧道施工設備，它一邊控制開挖面及圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn)，一邊進行隧道掘進、出渣，并在機內拼裝管片形成襯砌、實施壁后注漿，從而不擾動圍巖而修筑隧道。全斷面掘進機是集機械、電子、液壓、激光、控制等技術為一體的高度機械化和自動化的大型地下隧道開挖襯砌成套設備，主要由主機和后配套設備、超前地質探測系統(tǒng)等構成。
　　數字化樣機技術是一項新興的工程技術，借助于這項技術，工程師們可以在計算機上建立機械

2、系統(tǒng)的實體虛擬模型，模擬在現(xiàn)實環(huán)境下系統(tǒng)的運動學和動力學相關的特性。還可以根據仿真結果，對機械系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，在產品設計階段發(fā)現(xiàn)機械系統(tǒng)潛在的問題和不足之處，消除了傳統(tǒng)設計中對物理樣機的依賴性，縮短了產品的研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，使企業(yè)更具有市場競爭性。
　　雖然目前有許多功能強大的建?；蚍治鲕浖?，但是很難用其中的某一種單一軟件獨立完成整個機械系統(tǒng)的工作過程的仿真分析?；谶@種情況，聯(lián)合仿真應運而生，各大軟件公司聯(lián)手，在不同領

3、域之間的軟件間提供接口，可以使不同軟件實現(xiàn)連接，以共同完成整個機械系統(tǒng)的仿真過程。
　　本文的研究對象是Φ11.182m泥水平衡式全斷面掘進機的數字化樣機。本文的主要內容主要分為以下的四大部分:
　　第一部分是數字化樣機開發(fā)，利用三維建模軟件Pro/Engineer以及現(xiàn)有的泥水平衡式全斷面掘進機部分零部件裝配與說明圖紙開發(fā)出能應用的一套虛擬樣機，為以下的工作做好準備。
　　第二部分是基于虛擬樣機技術，利用動力學分析軟

4、件ADAMS，在工作情況下，研究掘進機的掘進速度與驅動力、刀盤轉速與轉動驅動力矩之間的關系。
　　第三部分為基于數字化樣機技術，利用ADAMS和MATLAB/Simulink對數字樣機進行動力學和控制的聯(lián)合仿真，分別采用傳統(tǒng)PID控制和模糊自適應PID控制的方法，對比兩種控制方法的優(yōu)點，并探討推力-掘進速度控制系統(tǒng)的控制性能，以及工程施工中由于地質條件改變后，速度響應曲線的變化規(guī)律，以給施工過程一定的指導。
　　第四部分為是