双护盾掘进机推进控制系统的研究

作     者：侯昆洲 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐莉萍

授予年度：2009年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：双护盾 液压推进系统 推进控制 PLC Wincc 联合仿真 

摘      要：双护盾掘进机作为一种专用的隧道开挖机械,集机械、液压、控制于一体,广泛应用于复杂岩层的隧道施工。双护盾掘进机靠液压推进系统向前推进,液压推进控制系统作为掘进机的一个关键系统,承担着掘进机的推进、姿态调整,推进系统的协调动作,可以使掘进机保持合适的姿态,准确的沿着预设隧道路线快速向前推进。近年来,随着大量长大隧道的出现,对推进控制系统提出了更高要求,自动化、智能化是当今重要的研究方向。 该文介绍了国内外掘进机发展历史及发展趋势,分析了双护盾掘进机液压推进系统的工作原理。采用上下位机监控系统,上位机用工控机对系统进行监控,下位机采用PLC对系统进行控制,运用Wincc组态软件对控制系统进行组态。考虑到系统的时变非线性以及复杂工况的影响,采用基于RBF神经网络自整定PID控制算法。通过对预设隧道线的分析可知,隧道分为直线段和曲线段,在直线段掘进时,采用主从式同步控制策略推进,在曲线段与推进偏差段,采用姿态调整策略进行推进,实现掘进机姿态的自动调整。在AMEsim环境下建立了推进液压系统的模型,根据实际情况对相关参数进行优化设计,在MATLAB下对相应的控制策略编写S函数,生产控制系统模块,通过MATLAB/Sinulink与AMEsim进行模块化联合仿真分析,在电液比例试验台上,搭建电液比例控制系统模拟掘进机推进,对控制策略进行试验验证,结果表明,本文研究成果适合双护盾掘进机液压推进系统的实际应用。