TBM机电耦合建模与同步控制策略对比分析

作     者：霍军周 吴瀚洋 朱冬 孙伟 鲍有能 HUO Junzhou;WU Hanyang;ZHU Dong;SUN Wei;BAO Youneng

作者机构：大连理工大学机械工程学院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2018年第54卷第1期

页      面：120-126页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51375001) 国家重点基础研究发展计划(973计划,2013CB35400) 国家辽宁省科技攻关课题(2015106016) 辽宁省优秀人才课题(LJQ2014005,LJQ2014075)资助项目 

主　　题：TBM 主驱动系统 动态特性 控制策略 

摘      要：为了保证TBM掘进过程中各电动机扭矩同步输出,确定合适的控制策略尤为重要。机电耦合动力学模型考虑各齿轮的动态负载和同步控制策略下电动机输出扭矩之间的耦合关系,能够更加精确地计算主驱动系统动态特性。因此以TBM突变冲击动态载荷为输入,基于主驱动系统机电耦合动力学模型,分别对转矩主从控制和转速跟随控制下各电动机扭矩输出同步性和齿轮的三向振动情况进行了分析。分析结果表明:采用扭矩主从控制策略时,由于直接对电动机输出转矩进行干预调整。在其控制下各电动机能够更好地保证输出扭矩的一致性,同时减少齿轮的三向振动。而采用转速并联控制时,由于各电动机之间相对独立。系统通过同步转速而被动协调输出转矩,这导致系统同步性能较差,其在同一时刻输出扭矩的最大差异为转矩主从控制策略下的3.5倍左右。这种扭矩的异步输入直接恶化了齿轮的振动情况。大齿圈径向振动增大了2倍以上,这极易造成齿轮齿面断裂,齿轮轴扭断等安全事故。