盾构机掘进过程的自适应模糊控制.pdfVIP

第3期 机械 设计 与制造 2010年3月 Machinery Design Manufacture 125 文章编号：1001—3997(2010)03一O125一叭 盾构机掘进过程的自适应模糊控制 罗力维 王守城 王 雪 (青岛科技大学 中德科技学院，青岛 266061) Fuzzycontroltechniqueintunnelingprocessofshieldmachine LUO Li-wei，WANG Shou—cheng，WANG Xue (QingdaoUniversityofScienceandTechnology，CDTF，Qingdao266061，China) 【摘 要】盾构机掘进过程中各种地形会引起刀盘扭矩异常变化，从而造成脱困困难和刀具损坏等 问题，针对这种问题引入一种 自适应模糊控制，组成通过即时检测刀盘扭矩来控制盾构机进给的智能控 制设备，本文介绍了系统的组成及工作原理。 关键词：盾构机；扭矩 ；模糊控制 A【bstract】 etorqueofcutterheadwillbechangedbydifferentkindsofterraininthetunneling processofShieldMachine．1eadingtotheproblemthatdifficulttowithdrawformthesoilandthedamageof cutter．Inordertosolvethisproblem，akindoff~=ycontrolisintroducedtocomposeaseIf-adaptingde— vicewhichcanreal-timemonitorthetorqueofcutterhead andcontrolthefeedofShieldMachine．The controlprincipleofthisdeviceanditSstructureare en． Keywords：ShieldM achine；Torque；Fuzzycontrol 中图分类号：TH16 文献标识码 ：A 1引言 自身内摩擦阻力扭矩，包括刀盘密封装置的摩擦阻力扭矩； — 轴承的摩擦阻力扭矩；—减速装置的机械损失扭矩l】1。 盾构刀盘的结构尺寸和刀盘扭矩是设计、制造盾构机的关键 参数。有时因扭矩系数取值过小，致使盾构机在复杂地层中掘进 时刀盘扭矩不足和引起脱困困难；相反 ，有时因扭矩系数取值过 大，大大增加了刀盘扭矩，扭矩的增加将极大加速刀盘、刀具的磨 损，降低施工效率，甚至出现不得不在土质条件极其不利的情况 下被迫更换刀具，增加施工成本，延误工期。所以，对影响刀盘扭 矩的因素进行定量研究，准确估算刀盘扭矩，已成为近年来盾构 机设计、制造和使用的重点前沿研究课题。模糊控制是一种智能 控制方式，它通过模糊推理和决策方法来对复杂过程进行有效的 控制，具有不依赖于被控对象模型和鲁棒性强等特点，为非线性 on 4 图1盾构机刀盘载荷示意图 和不确定性的复杂系统控制提供了良好的途径。 1l刀盘 2．主轴 3．液压缸 4．马达 2盾构机刀盘扭矩的理论模型 3模糊控制器设计 以土压平衡式盾构机为例，作用于刀盘上的载荷主要有：刀 3．1模糊控制器结构 盘正面的土压力 、刀盘侧面的土压力 以及泥土仓内的渣土 由于受控对象具有非线性与时滞性，为了得到良好的控制性 压力 ，如图1所示。由于刀盘的旋转运动，刀盘在切