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

1、盾構(gòu)機(jī)是用于開挖隧道等地下施工的工程機(jī)械。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的盾構(gòu)機(jī)，適用于各種隧道工程。它利用位于盾構(gòu)機(jī)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(jìn)液壓缸向前推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道的掘進(jìn)。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的精確預(yù)測和控制是實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)軌跡與隧道設(shè)計(jì)軸線方向一致的前提和保證。
　　現(xiàn)代土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是集機(jī)械、電氣、液壓、控制、信息技術(shù)于一體的智能化大型工程機(jī)械裝備。本文基于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的施工特點(diǎn)，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(jī)的施工特點(diǎn)，對土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的組成和施工原理進(jìn)行了闡述。論述了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)各個組成部分在掘進(jìn)過程中的作用，并提出土壓平衡盾構(gòu)機(jī)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(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并且針對土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工的工藝要求，設(shè)

3、計(jì)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制功能。
　　(3)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)負(fù)載模型的建立。充分考慮了在掘進(jìn)過程中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的影響因素，對作用在盾構(gòu)機(jī)上的各個負(fù)載進(jìn)行研究，分析了各個負(fù)載對盾構(gòu)姿態(tài)和軌跡的影響，建立負(fù)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(jìn)過程中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的變化特點(diǎn)，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(jī)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(jìn)行掘進(jìn)施工時，應(yīng)用該神