钻进控制方法和旋挖钻机技术

本发明专利技术涉及旋挖钻机钻进控制技术领域，尤其涉及一种钻进控制方法和旋挖钻机。该钻进控制方法包括以下步骤：获取加压油缸的目标功率，启动加压油缸以驱动钻具下行钻进；获取旋挖钻机的当前功率、功率差值和功率差值变化率，功率差值为目标功率与当前功率的差值，功率差值变化率为功率差值的微分值；将功率差值和功率差值变化率作为输入量，将加压油缸的流量调节量作为模糊控制器的输出量；依据模糊控制规则进行模糊处理，以使加压油缸工作在目标功率。该旋挖钻机实施该旋进控制方法。该钻进控制方法和旋挖钻机降低了对于操作手熟练程度的依赖，避免人为操作过激或操作保守的情况出现，对于加压油缸工作在目标功率的保持效果更加稳定化和自动化。

【技术实现步骤摘要】
钻进控制方法和旋挖钻机
本专利技术涉及旋挖钻机钻进控制
，尤其涉及一种钻进控制方法和旋挖钻机。
技术介绍
旋挖钻机是一种典型的工程机械设备，适用于多类工程建筑的基础桩施工，如公路、桥梁和高层建筑等。地质层不同距离具有不同的地质和硬度，如粘土、沙土和岩层等。另外，我国国土辽阔，地质层具有多样性和不确定性，我们在不同地理环境，具有不同的地质层结构，且每一层地质结构距离未知。相关技术中，油缸加压完全依靠操作手，当钻进不同地质层，操作手感知先导手柄的变化来调整加压油缸压力，钻孔质量完全依赖于操作手的经验。但操作手过于激进会导致旋挖钻机憋停，甚至损坏钻齿，而当操作手过于保守，则不能充分发挥钻机能力，浪费燃油。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种钻进控制方法，以在一定程度上解决现有技术中由于油缸加压完全依赖操作手导致钻孔质量不稳定、损坏钻齿或者浪费燃油的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种旋挖钻机，以在一定程度上解决现有技术中由于油缸加压完全依赖操作手导致钻孔质量不稳定、损坏钻齿或者浪费燃油的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案；基于上述第一目的，本专利技术提供的钻进控制方法，用于旋挖钻机，所述钻进控制方法具体包括以下步骤：获取加压油缸的目标功率，启动所述加压油缸以驱动钻具下行钻进；获取所述旋挖钻机的当前功率、功率差值和功率差值变化率，所述功率差值为所述目标功率与所述当前功率的差值，所述功率差值变化率为所述功率差值的微分值；将所述功率差值和所述功率差值变化率作为输入量，将所述加压油缸的流量调节量作为所述模糊控制器的输出量；依据模糊控制规则进行模糊处理，以使所述加压油缸工作在所述目标功率。在上述任一技术方案中，可选地，所述模糊控制规则具体包括：将功率差值划分为八个第一模糊子集：NB1,NM1,NS1,N01,PO1,PS1,PM1,PB1；将功率差值变化率划分为七个第二模糊子集：NB2,NM2,NS2,02,PS2,PM2,PB2；将流量调节量划分为七个第三模糊子集：NB3,NM3,NS3,03,PS3,PM3,PB3；根据流量调节量关于功率差值和功率差值变化率的关系，建立第三模糊子集关于第一模糊子集和第二模糊子集的对应关系。在上述任一技术方案中，可选地，所述进行模糊处理的步骤具体包括以下步骤：根据所述模糊控制规则匹配功率差值对应的第一模糊子集以及功率差值变化率对应的第二模糊子集；根据匹配到的第一模糊子集和匹配到的第二模糊子集匹配第三模糊子集；对匹配到的第三模糊子集取并集，以得到模糊推理结果；对模糊推理结果进行反模糊化处理，得到加压油缸的流量调节量；根据所述加压油缸的流量调节量调节电磁比例阀的开度，以调节进入加压油缸的流量。在上述任一技术方案中，可选地，所述功率差值、所述功率差值变化率和所述流量调节量的隶属度函数为三角形隶属度函数。在上述任一技术方案中，可选地，采用重心法对模糊推理结果进行反模糊化处理。在上述任一技术方案中，可选地，获取加压油缸的功率差值和功率差值变化率的步骤，具体包括：在一个采样周期内，采集所述功率差值的多个离散值，将多个所述离散值的平均值作为所述功率差值；确定所述功率差值在所述采样周期内的拟合曲线，将所述拟合曲线的斜率作为所述功率差值变化率。在上述任一技术方案中，可选地，将所述功率差值和所述功率差值变化率作为输入量的步骤还包括以下步骤：通过第一比例因子对功率差值量化后作为第一输入量；通过第二比例因子对功率差值变化率量化后作为第二输入量。基于上述第二目的，本专利技术提供的旋挖钻机，包括：输入装置，所述输入装置能够接收输入的加压油缸的目标功率以及控制加压油缸启停的指令；加压油缸和钻具，所述加压油缸能够驱动所述钻具下行；数据采集装置，所述数据采集装置与所述加压油缸和所述钻具连接，并能够实时获取当前功率、功率差值和功率差值变化率；模糊控制器，所述模糊控制器分别与所述数据采集装置和输入装置电连接，所述模糊控制器能够计算功率差值和功率差值变化率，并将所述功率差值和功率差值变化率作为输入量，将加压油缸的流量调节量作为输出量，依据模糊控制规则进行模糊处理；比例调节阀，所述比例调节阀连接于油源与所述加压油缸之间，以根据流量调节量调节所述加压油缸的流量。在上述任一技术方案中，可选地，所述数据采集装置包括压力传感器和距离传感器；所述压力传感器设置于加压油缸，所述压力传感器能够检测所述加压油缸的负载压力；所述距离传感器设置于所述钻具，所述距离传感器能够检测所述钻具的下行距离。在上述任一技术方案中，可选地，所述旋挖钻机还包括中心控制器，所述模糊控制器集成于所述中心控制器。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的钻具控制方法，将功率差值和功率差值变化率作为输入量，将加压油缸的调节流量作为输出量，依据模糊控制规则进行模糊处理，以使加压油缸工作在目标功率，从而在保证旋挖钻机正常运作的情况下，提高了钻进效率，充分发挥旋挖钻机的钻进能力。相较于现有技术中采用操作手控制手柄调节加压油缸的技术方案，显著降低了对于操作手熟练程度的依赖，且能够避免人为操作过激或操作保守的情况出现，降低了旋挖钻机操作手的工作难度，对于加压油缸工作在目标功率的保持效果更加稳定化和自动化，提高了旋挖钻机的工作效率。本专利技术提供的旋挖钻机，采用上述的钻进控制方法进行钻进，因而能够实现该钻进控制方法的所有有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的钻进控制方法的模糊控制器的工作原理图；图2为本专利技术实施例一提供的钻进控制方法的功率差值的隶属度函数分布图；图3为本专利技术实施例一提供的钻进控制方法的功率差值变化率的隶属度函数分布图；图4为本专利技术实施例一提供的钻进控制方法的流量调节量的隶属度函数分布图；图5为本专利技术实施例一提供的钻进控制方法的流量调节量的组合输出图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻进控制方法，用于旋挖钻机，其特征在于，所述钻进控制方法具体包括以下步骤：/n获取加压油缸的目标功率，启动所述加压油缸以驱动钻具下行钻进；/n获取所述旋挖钻机的当前功率、功率差值和功率差值变化率，所述功率差值为所述目标功率与所述当前功率的差值，所述功率差值变化率为所述功率差值的微分值；/n将所述功率差值和所述功率差值变化率作为输入量，将所述加压油缸的流量调节量作为模糊控制器的输出量；/n依据模糊控制规则进行模糊处理，以使所述加压油缸工作在所述目标功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻进控制方法，用于旋挖钻机，其特征在于，所述钻进控制方法具体包括以下步骤：
获取加压油缸的目标功率，启动所述加压油缸以驱动钻具下行钻进；
获取所述旋挖钻机的当前功率、功率差值和功率差值变化率，所述功率差值为所述目标功率与所述当前功率的差值，所述功率差值变化率为所述功率差值的微分值；
将所述功率差值和所述功率差值变化率作为输入量，将所述加压油缸的流量调节量作为模糊控制器的输出量；
依据模糊控制规则进行模糊处理，以使所述加压油缸工作在所述目标功率。


2.根据权利要求1所述的钻进控制方法，其特征在于，所述模糊控制规则具体包括：
将功率差值划分为八个第一模糊子集：NB1,NM1,NS1,N01,PO1,PS1,PM1,PB1；
将功率差值变化率划分为七个第二模糊子集：NB2,NM2,NS2,02,PS2,PM2,PB2；
将流量调节量划分为七个第三模糊子集：NB3,NM3,NS3,03,PS3,PM3,PB3；
根据流量调节量关于功率差值和功率差值变化率的关系，建立第三模糊子集关于第一模糊子集和第二模糊子集的对应关系。


3.根据权利要求2所述的钻进控制方法，其特征在于，所述进行模糊处理的步骤具体包括以下步骤：
根据所述模糊控制规则匹配功率差值对应的第一模糊子集以及功率差值变化率对应的第二模糊子集；
根据匹配到的第一模糊子集和匹配到的第二模糊子集匹配第三模糊子集；
对匹配到的第三模糊子集取并集，以得到模糊推理结果；
对模糊推理结果进行反模糊化处理，得到加压油缸的流量调节量；
根据所述加压油缸的流量调节量调节电磁比例阀的开度，以调节进入加压油缸的流量。


4.根据权利要求3所述的钻进控制方法，其特征在于，所述功率差值、所述功率差值变化率和所述流量调节量的隶属度函数为三角形隶属度函数。


5.根据权利要求3所述的钻进控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：董艳，孙博，刘振岳，
申请(专利权)人：北京三一智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11