模擬盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是一種集電氣、液壓、測(cè)量導(dǎo)向、控制、材料等多學(xué)科技術(shù)于一體的隧道工程專用的大型高科技綜合施工設(shè)備。搭建盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)，可為我國(guó)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論支持，具有重要的意義。作為模擬盾構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵部分，推進(jìn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作可以使其保持合適的姿態(tài)，是盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)能夠沿著設(shè)計(jì)路線方向準(zhǔn)確向前推進(jìn)的前提。 本文對(duì)模擬盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了具體的元件選型、液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用AMESim軟件對(duì)所設(shè)

2、計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，并在AMESim和MATLAB／Simulink的聯(lián)合仿真環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明系統(tǒng)采用模糊自整定PID控制時(shí)，具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)也表明，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能對(duì)推進(jìn)速度和推進(jìn)壓力進(jìn)行較好的控制，基本實(shí)現(xiàn)了土壓平衡。 本文的主要研究工作內(nèi)容如下： 第一章綜述了國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)技術(shù)和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展歷程，研究現(xiàn)狀。簡(jiǎn)要介紹了課題的研究意義，概述了本文的研究?jī)?nèi)容。 第二

3、章詳細(xì)介紹了推進(jìn)系統(tǒng)原理方案的選擇和設(shè)計(jì)，系統(tǒng)各元件的選型，系統(tǒng)的液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)采用了分組控制技術(shù)和集成閥塊設(shè)計(jì)技術(shù)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了能耗，并在系統(tǒng)中采用了壓力流量復(fù)合控制策略。 第三章針對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，使用AMESim軟件工具，建立了推進(jìn)系統(tǒng)及其負(fù)載的仿真模型，對(duì)模型中各個(gè)參數(shù)的值進(jìn)行了選擇和確定，并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真。最后結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，采用壓力流量復(fù)

4、合控制可以在控制推進(jìn)速度的同時(shí)減小其壓力波動(dòng)，基本實(shí)現(xiàn)了土壓平衡。 第四章針對(duì)模擬盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)速度控制特性和壓力控制特性的特點(diǎn)，分別選擇了模糊PID復(fù)合控制策略以及模糊自整定PID控制策略，介紹了各自的原理和對(duì)系統(tǒng)控制的影響，并采用AMESim和MATLAB／Simulink聯(lián)合仿真的方式，比較了各控制方法的仿真結(jié)果。結(jié)果顯示模糊PID復(fù)合控制和模糊自整定PID控制均有較好的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)特性。 第五章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和展望