土压平衡盾构推进电液控制系统仿真及试验研究

介绍了采用压力流量复合控制的土压平衡盾构模拟推进电液控制系统的工作原理,以土体线性粘弹性模型作为负载建立了比例溢流阀、比例调速阀和液压缸的数学模型,分别导出了比例溢流阀控制推进系统压力和比例调速阀控制推进系统速度的传递函数。采用常规PID控制对压力和速度控制系统的阶跃特性和稳定性进行仿真分析,验证其可行性。通过对盾构模拟推进试验结果分析可以看出该液压系统在模拟盾构推进试验中达到了预期的控制效果,为实际盾构推进液压系统的设计提供一定的参考依据。     

采用比例流量压力复合控制的盾构掘进机液压推进系统

本发明公开了一种采用比例流量压力复合控制的盾构掘进机液压推进系统。它包括二位二通电磁球阀、比例调速阀、比例溢流阀、三位四通电磁换向阀、液压锁、平衡阀、压力传感器及带内置式位移传感器的液压油缸。推进系统中采用比例调速阀控制推进速度，采用比例溢流阀控制推进压力，通过合适的控制策略实现推进速度和推进压力的复合控制。     

盾构掘进机推进系统非线性PID控制仿真分析

给出了采用压力流量复合控制的盾构掘进机推进液压系统工作模型,对其中的比例调速阀和比例溢流阀在AMESim环境下进行了模型构建,并完成了阀基本参数的优化设计.采用一种简化的动态土体粘弹性模型模拟盾构实际推进过程中的复杂负载工况.引入一种采用偏差修正参数的非线性PID控制器并在Matlab/Simulink环境下建模.为充分发挥各软件的优势,通过AMESim与Simulink接口界面,实现了液压控制系统的联合仿真.仿真结果表明,与常规PID控制相比,非线性PID对盾构推进液压系统的控制效果更佳.     

模拟盾构推进液压系统的设计和研究

盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备。本文介绍了模拟盾构实验平台推进液压系统的设计方案,并用AMES im软件对所设计的系统进行了仿真分析。仿真和实验结果表明,所设计的推进液压系统能较好地对推进速度和推进压力进行控制,达到了预定的要求。     

复合地层盾构切削系统协同仿真研究

基于复合地层盾构切削过程中的变载荷特性,采用协同仿真方法建立了盾构切削系统机械控制模型。针对几种典型地层工况下盾构在复合地层间的切削作业,由机械系统动力学模型确定刀盘输出转速、控制系统模型解算驱动力矩,通过机械和控制两系统实时数据交互实现了外部阻力矩变化时对盾构刀盘转速的动态控制。所建切削系统协同仿真模型具有良好的地层适应性,为进一步研究盾构刀盘地质适应性设计理论及复合地层掘进过程中协调可控性的优化设计提供了参考。     

双护盾推进液压系统的设计与研究

推进系统是盾构掘进机的一个关键部分,承担着整个盾构机械掘进的关键性任务,其工作特性直接关系到盾构工程施工的正确性、可靠性和安全性。参考单护盾推进液压系统原理图,并根据双护盾推进液压系统特点,设计了双护盾推进液压系统,并分析和研究了其工作原理及其特点。     

盾构土压平衡比控制模拟实验系统研究

为研究盾构土压平衡比(EPBR)的控制特性,设计了盾构EPBR控制模拟实验系统。分析转速控制在该模拟实验系统上的实现方法,试验研究了在推进速度、土质等干扰下的EPBR控制特性。结果表明:采用该系统可实现盾构EPBR控制的模拟实验,为通过模拟实验研究盾构在多种工况下的EPBR控制特性提供了条件。     

一种新型TBM掘进机构试验台的PID闭环压力控制系统设计与研究

针对TBM掘进机液压系统压力易受液压油压力和温度变化的扰动,压力的精准控制比较困难,以前期研究搭建的混联式掘进机构试验台的掘进机构为研究对象,采用PID闭环控制方式,利用西门子S7-1500 PLC逻辑控制器,应用PID调节比例溢流阀开口度,控制系统的压力;再利用压力传感器的检测与变送,将液压系统的压力反馈回PLC,建立闭环压力控制系统,控制连续变化推进器和支撑器的系统压力,实现了对TBM掘进机试验台液压系统压力的精确、稳定和自动控制。同时,为了保护实验台的液压缸及相关硬件设备,运用MatLab的Simulink建立数学模型,进行了PID参数Kp、Ki、Kd的优化,进一步提高了混联式掘进机构试验台的性能。     

再制造技术成功修复隧道掘进机

2009年5月3日,北京奥宇可鑫集团成功完成两台“日立”盾构隧道掘进机驱动外壳密封位拉伤修复任务,并交付北京城建集团。 盾构隧道掘进机也叫盾构机,是一种隧道掘进的特大型工程机械,用于地铁、铁路等隧道工程。     

隧道掘进机推进油缸导向套防松结构研究与设计

隧道掘进机以其安全、快速、经济、环保的优势广泛应用于地下隧道的掘进,其中液压推进系统在掘进机上占有重要的地位,它控制着掘进机整体向前掘进。在恶劣的工况下,推进油缸会受到非周期性的振动,以螺纹为连接方式的导向套在受到振动之后容易发生松动,从而导致推进油缸不能正常工作。针对这类情况,设计出一种新型导向套防松结构,并基于有限元软件ANSYS Workbench进行仿真分析,验证了设计的合理性,提高了掘进机的安全性和可靠性。     

基于AMESim和MATLAB的盾构推进液压系统仿真

根据AMESim和MATLAB软件各自的特点,采用了AMESim和MATLAB联合仿真的方法对盾构推进液压系统进行了仿真,并在控制仿真中采用了基于普通PID和模糊自整定PID的压力和速度复合比例控制,结果表明：系统稳态精度较高,调节时间短,超调小,可以克服非线性时变特性的影响.     

滚刀装配不确定因素下TBM刀盘载荷波动分析

滚刀装配的不确定性因素往往造成全断面硬岩掘进机(TBM)刀盘载荷的波动,进而引起刀盘系统动力学分析精度下降和设计人员理论指导失误的问题。针对以上问题,文章提出了一种装配不确定因素下的TBM刀盘载荷波动规律分析方法。首先,通过对实测、仿真和实验数据提取的特征进行分析来拟合典型地质下不同类型滚刀的载荷时域图;其次,通过对装配不确定因素进行分析,建立TBM刀盘装配不确定因素下的滚刀位置的数学表征模型,并在此基础上分析了考虑装配不确定因素的必要性;最后,通过结合区间理论,将不确定因素转化为区间变量,并通过分析此时的载荷波动情况发现:当出现装配的不确定因素时,径向载荷波动区间具有对称波动特性,而倾覆力矩波动区间与其相反。另外,不同类型滚刀的装配不确定性对刀盘各向载荷的影响是不同的。     

连杆胀断伺服控制液压系统设计与研究

设计了连杆胀断伺服控制液压系统,基于AMESim搭建了待胀断和胀断过程系统仿真模型,仿真获得了胀断液压缸到达预设待胀断位置的活塞位移曲线,分析了比例系数对胀断液压缸活塞位移的影响,确定了较优的比例系数值为5000。针对不同胀断力要求,进行了系统胀断特性仿真,研究了胀断力对胀断位移、胀断速度、胀断缸上下腔压力和流量的影响规律。结果表明:所设计的连杆胀断伺服控制液压系统可适应不同胀断力的胀断工况,为进一步优化连杆胀断液压系统提供参考。     

一种盾构推进系统模拟平台设计与研究

为了研究盾构液压推进系统控制特性,设计了一种盾构推进系统模拟平台。从机械结构、液压系统两方面详细分析了实验台的设计过程,并结合实验台控制特性的要求进行了实验分析。实验结果验证了设计方案的准确性和实验台控制性能的可靠性。     

TBM刀盘系统动力学分层求解方法

全断面硬岩掘进机(TBM)作为一种高效的地下掘进设备,其复杂多变的工况环境往往造成其诸多的不确定因素,这些不确定因素往往会对动力学的求解造成很大的影响。针对这种情况,文章以区间理论为基础,提出了一种考虑不确定因素下的刀盘系统动力学分层求解的方法。首先,建立刀盘系统的动力学模型,并与不确定因素进行结合建立了含不确定因素的动力学微分方程;其次,进行典型动力学求解方法对比分析,来确定不确定因素下的动力学响应区间中值的求解方法,并利用中央差分理论求解动力学响应区间半径;最后,通过分层求解得到刀盘系统相应的动力学响应边界与实测数据的对比分析,发现文章提出的分层方法能够很好地包络实测的数据,也验证了该文方法的可行性和有效性。     

基于AEMSim的掘进机液压系统参数优化分析

针对掘进机液压系统平衡阀参数设置对掘进机升降运动的稳定性有重要影响的现状,利用AMESim建立了截割部升降运动液压回路负载敏感泵、比例多路阀、平衡阀、截割部升降运动机构仿真模型。采用AMESim优化分析工具,将平衡阀开启压力作为输入参数,将与截割部运动相关的液压缸运动速度和流量作为输出参数,定义最小速度、稳态速度波动、流量误差为复合输出参数,通过设计优化方法得到了最佳平衡阀开启压力设定值。     

煤矿悬臂式掘进机智能控制技术研究及进展

针对煤矿井下巷道掘进施工中存在效率低、定位定向施工难等难题,本文对煤矿巷道掘进中的悬臂式掘进机智能控制技术进行研究,对目前煤矿井下巷道掘进方法进行分析,介绍了悬臂式掘进机数学建模、精确定位、智能控制、远程操控,以及掘进机状态监测与故障诊断等方面的技术现状和难点,最后对煤矿智能掘进系统研究发展的热点和关键性问题进行分析和展望。     

基于神经网络的盾构液压推进系统的参数辨识

为了提高盾构液压推进系统速度控制的精度,减小建立数学模型与实际系统之间的偏差,提出基于时延神经网络和系统参数上下界值的动态系统参数辨识方法。在建立盾构液压推进系统速度控制模型的基础上,利用神经网络在待辨识参数的范围内对系统的不定参数进行辨识,搜索出更逼近实际盾构推进系统的一组参数,满足对系统输入实际信号时能够准确地得到实际系统的输出。利用盾构模拟实验台的另一组采样数据对系统辨识结果进行验证,结果表明：该辨识方法得到的模型能够逼近真实的物理系统。     

挤压力对干法制粒机挤压辊运行特性分析

干法制粒机液压系统多采用普通电磁阀控制，即使采用了电液比例阀，也未形成闭环控制。针对此问题，基于电液比例技术对200型干法制粒机液压系统进行改进设计。依据挤压辊颤振力学模型，推导其竖直方向运动微分方程。利用AMESim和ADAMS软件构建机液联合仿真模型，研究不同的挤压成型压力对挤压辊运行特性的影响规律。结果表明：挤压辊运行特性较为平稳，挤压成型压力对位移特性的影响可以忽略不计；在系统启动瞬间，挤压辊速度和加速度波动峰值达到最大值；适当增大挤压成型压力，可有效改善挤压辊的速度和加速度波动特性；挤压成型压力对角加速度的影响要大于对角速度的影响。     

基于神经网络的盾构液压推进系统的参数辨识（英文）

为了提高盾构液压推进系统速度控制的精度,减小建立数学模型与实际系统之间的偏差,提出基于时延神经网络和系统参数上下界值的动态系统参数辨识方法。在建立盾构液压推进系统速度控制模型的基础上,利用神经网络在待辨识参数的范围内对系统的不定参数进行辨识,搜索出更逼近实际盾构推进系统的一组参数,满足对系统输入实际信号时能够准确地得到实际系统的输出。利用盾构模拟实验台的另一组采样数据对系统辨识结果进行验证,结果表明:该辨识方法得到的模型能够逼近真实的物理系统。