土壓平衡盾構(gòu)機姿態(tài)與軌跡自動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、盾構(gòu)機是用于開挖隧道等地下施工的工程機械。土壓平衡盾構(gòu)機作為應(yīng)用最廣泛的盾構(gòu)機，適用于各種隧道工程。它利用位于盾構(gòu)機前端的密封土艙穩(wěn)定切削面，在刀盤不斷切削土體的同時，推進液壓缸向前推進，實現(xiàn)盾構(gòu)隧道的掘進。土壓平衡盾構(gòu)機姿態(tài)的精確預(yù)測和控制是實現(xiàn)掘進軌跡與隧道設(shè)計軸線方向一致的前提和保證。
　　現(xiàn)代土壓平衡盾構(gòu)機是集機械、電氣、液壓、控制、信息技術(shù)于一體的智能化大型工程機械裝備。本文基于土壓平衡盾構(gòu)機的施工特點，以及施工過程中姿

2、態(tài)與軌跡控制所面臨的諸多問題，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于土壓平衡盾構(gòu)機的施工特點，對土壓平衡盾構(gòu)機的組成和施工原理進行了闡述。論述了土壓平衡盾構(gòu)機各個組成部分在掘進過程中的作用，并提出土壓平衡盾構(gòu)機姿態(tài)與軌跡的控制參數(shù)以及參數(shù)的測量方法和控制策略。
　　(2)土壓平衡盾構(gòu)機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計了以Siemens PLC為核心的自動控制系統(tǒng)，對系統(tǒng)的硬件和軟件進行了詳細設(shè)計，并且針對土壓平衡盾構(gòu)機施工的工藝要求，設(shè)

3、計了系統(tǒng)實現(xiàn)的控制功能。
　　(3)土壓平衡盾構(gòu)機負載模型的建立。充分考慮了在掘進過程中土壓平衡盾構(gòu)機姿態(tài)的影響因素，對作用在盾構(gòu)機上的各個負載進行研究，分析了各個負載對盾構(gòu)姿態(tài)和軌跡的影響，建立負載模型。
　　(4)姿態(tài)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的建立。根據(jù)在掘進過程中盾構(gòu)機姿態(tài)的變化特點，提出了建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)，將地層參數(shù)、盾構(gòu)機參數(shù)以及初始的姿態(tài)數(shù)據(jù)均儲存在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的知識庫中，在不同地層中進行掘進施工時，應(yīng)用該神