TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制及多柔體動(dòng)力學(xué)建模與仿真.pdf

1、推進(jìn)系統(tǒng)是TBM掘進(jìn)裝備開挖作業(yè)的核心，其工作環(huán)境惡劣且對系統(tǒng)掘進(jìn)的精度要求較高。在地下巖石阻力與機(jī)構(gòu)本身推力相互作用下，掘進(jìn)機(jī)會發(fā)生劇烈振動(dòng)，易引起支撐不穩(wěn)，機(jī)頭、主梁部位振動(dòng)較明顯，導(dǎo)致關(guān)鍵構(gòu)件疲勞損傷嚴(yán)重甚至失效，嚴(yán)重降低掘進(jìn)效率。液壓油缸的剛度具有時(shí)變特點(diǎn)，為了滿足推進(jìn)系統(tǒng)高精度的設(shè)計(jì)要求，在研究推進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)時(shí)考慮機(jī)構(gòu)的彈性變形是十分重要的。本文以TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)（2×6-SPS）為研究對象，圍繞上述機(jī)構(gòu)振動(dòng)與精度問題開展了以下

2、方面的研究：
　　1.綜述了國內(nèi)外隧道掘進(jìn)機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)多柔體動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)控制方面的研究現(xiàn)狀，提出了如何改善TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能這一研究課題及其解決該問題基本方法，并給出了主要的相關(guān)研究內(nèi)容。
　　2.通過運(yùn)用SolidWorks建立了TBM推進(jìn)機(jī)構(gòu)三維模型，并獲取了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。運(yùn)用螺旋理論及并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，分析了推進(jìn)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)位置和動(dòng)平臺廣義速度與關(guān)節(jié)速度的轉(zhuǎn)換矩陣通用表達(dá)式，結(jié)合拉格朗日法和機(jī)械動(dòng)力學(xué)知識

3、，考慮機(jī)構(gòu)柔性，建立了推進(jìn)機(jī)構(gòu)每個(gè)推進(jìn)缸動(dòng)力學(xué)方程，利用控制理論將其化為狀態(tài)方程以便求解，為建立整個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)多柔體動(dòng)力學(xué)仿真模型及分析奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3.根據(jù)對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，提出構(gòu)建推進(jìn)機(jī)構(gòu)四種運(yùn)動(dòng)仿真模型作為控制對象的方法，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制仿真模型的建立與仿真，并比較得出利用Jacobian矩陣兩次迭代建立的仿真模型更加精確其誤差降級到10-5mm，為推進(jìn)機(jī)構(gòu)控制研究提供了直觀有效的建模分析手段，可以加快模型確立及