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《盾構(gòu)機自動控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、盾構(gòu)機自動控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望作者：鄧威來源：《山東工業(yè)技術(shù)》2017年第10期????????摘要：盾構(gòu)機是用于隧道地下工程的重要機械設備，其對隧道地下挖掘工作有著極大的促進作用，因此，應該充分發(fā)揮盾構(gòu)機的最大效益。由于地下施工環(huán)境相對惡劣，地下工程施工不僅難度大，并且危險系數(shù)高。為了保障地下工程施工人員的安全，應該大力投入自動控制技術(shù)盾構(gòu)機的使用，通過先進技術(shù)和先進設備來有效地避免安全隱患，最大限度地提升挖掘作業(yè)的效率。本文主要通過淺述盾構(gòu)機自動控制技術(shù)的現(xiàn)狀，從而根據(jù)現(xiàn)狀分析情況來展望盾構(gòu)機自動技術(shù)的未來發(fā)展。?
2、???????關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機；自動控制技術(shù)；現(xiàn)狀；展望????????DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.012????????0引言????????為了滿足大眾出行的基本需求，緩解地面交通擁擠狀況，我國正在大力開發(fā)和興建地下隧道、巷道工程。盾構(gòu)機是地下工程中最常使用的一種機械設備，其主要使用在隧洞的開挖掘進環(huán)節(jié)，并且發(fā)揮著不可替代的作用。為了有效地避免地下施工作業(yè)的危機，盾構(gòu)機目前趨向于自動化、智能化控制，可以說目前的盾構(gòu)機是集信息、機電、自動控制與液壓等技術(shù)為一體的新型智能
3、化機械設備，不僅可以對土體進行挖掘、輸送，還可以對施工進行導向指引和糾正偏差。近幾年，我國正在大力推動盾構(gòu)機自動控制技術(shù)的發(fā)展，但是實際施工中自動控制的盾構(gòu)機還是離不開人員的操作，因此，需要進一步加強完善和優(yōu)化。????????1盾構(gòu)機自動控制技術(shù)現(xiàn)狀分析????????1.1盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)的自動控制????????盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)是一種智能化的控制模式，20世紀90年代，盾構(gòu)機的土壓平衡還需要通過建立模糊控制理論來保障，但是總體系統(tǒng)還是處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。通過不斷地創(chuàng)新和改良后，專家們通過遺傳算法改良了盾構(gòu)機的施工參數(shù)
4、，同時還加強了螺旋輸送機的控制能力，從而有效地提升盾構(gòu)機的土壓平衡性。另外，隨著智能技術(shù)的不斷升級，自動識別技術(shù)和驅(qū)動公路效率技術(shù)快速地投入到自動化控制盾構(gòu)機系統(tǒng)中，不僅可以自動分析土體挖掘情況和挖掘時土體的壓力分布情況，還可以自動控制和選擇使用何種推進系統(tǒng)。通過建立控制壓力的數(shù)學模型和引入修正偏差的先進技術(shù)，從而促使盾構(gòu)機的液壓缸和壓力控制系統(tǒng)能夠趨向完全自動化管理[1]。????????1.2位姿控制????????通過控制液壓缸的平衡來實現(xiàn)對盾構(gòu)機的位姿控制，20世紀80年代，盾構(gòu)機的位姿控制不僅建立了特定的控
5、制模型，還積極引入了卡爾曼濾波理論的應用，此后，中外專家和研究學者投入到對盾構(gòu)機位姿控制的深入研究當中。李慧平等專家在傳統(tǒng)盾構(gòu)機控制系統(tǒng)的基礎之上，對模糊控制器的設計方案導入了“先分后合”的理念，這樣可以有效地提高控制器的調(diào)節(jié)性能[2]。然后，盾構(gòu)機位姿控制系統(tǒng)還引入了LabVIEW技術(shù)的應用，并且在模糊控制器的基礎上研究出千斤頂糾偏控制量，從而有效地推動盾構(gòu)機進入自動化的發(fā)展潮流中。????????1.3管片的自動拼裝????????傳統(tǒng)的手動管片拼裝存在著許多缺陷，因此，應該大力推動自動管片拼裝的發(fā)展，不僅可以減
6、少施工工序，還可以提高施工的精確性和效率度。20世紀80年達，日本是最開始研究自動管片拼裝的國家，此后，各國紛紛進入自動管片拼裝技術(shù)研究。國際隧道協(xié)會專門為隧道管片的拼裝建立了相關(guān)設計機制，目前，發(fā)達國家已經(jīng)全面進入了管片自動拼裝的時代，通過機器人動態(tài)模型來協(xié)助管片全自動拼裝的過程。????????2盾構(gòu)機自動控制技術(shù)存在的問題和發(fā)展趨勢????????2.1建立以密封艙壓力動態(tài)平衡為目標的控制模板????????密封艙壓力失衡會導致地面出現(xiàn)沉降不均的現(xiàn)象，而密封艙壓力控制技術(shù)則是盾構(gòu)機自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，許多國
7、內(nèi)外專家都對此展開了深入的研究。目前，對于盾構(gòu)機密封艙壓力控制的研究僅僅還是停留在認知初期和試驗層面，還沒有形成理論成熟、系統(tǒng)精確的控制模型，導致研究的結(jié)果不具備真實性和實用性，從而造成我國盾構(gòu)機密封艙壓力平衡技術(shù)落后的局面。因此，在未來的研究方向中，我們應該從分析各個子系統(tǒng)中控制機理的關(guān)系著手，從而建立促進密封艙壓力平衡的控制模型，再結(jié)合先進的自動控制技術(shù)，最后實現(xiàn)密封艙壓力平衡的自動化控制層面，精確地控制地面的沉降數(shù)據(jù)[3]。????????2.2掘進系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略????????在傳統(tǒng)的盾構(gòu)機土壓控制系統(tǒng)中
8、，通常都是先預設土倉的壓力值，然后再分析施工過程中密封艙壓力的波動情況和地表下沉狀況來各個子系統(tǒng)的工作參數(shù)，例如推進系統(tǒng)、刀盤系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)等。各個子系統(tǒng)的工作機理都是相互獨立分開的，同時也互不干擾互不影響，并且大多數(shù)都是需要通過手動調(diào)節(jié)，而這種手動調(diào)節(jié)正是較為滯后的土壓糾正方式。密封艙平衡系統(tǒng)需要推進系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)和刀盤系統(tǒng)相互聯(lián)合作用來實現(xiàn)
