盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统及方法技术方案

本发明专利技术的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统及方法，该系统包括：第一采集模块、角度纠偏模块、第二采集模块和推力纠偏模块，该推力纠偏模块包括用于将该实际总推力的实际水平总分力和实际竖直总分力分别与相应预设的目标水平总分力和目标竖直总分力进行比较并得到该实际总推力的修正量的推力修正单元；用于根据该修正量修正当前相应该实际总推力并控制盾构机进行推进的推进控制单元。本发明专利技术解决了现有技术中在盾构机难以准确地修正盾构机姿态的技术问题，并高效的对盾构机的姿态进行自动地修正，对整个盾构机机头的掘进角度做精密的控制，对盾构机推进油缸出力大小精准控制，从而使盾构机的姿态精准可控。从而使盾构机的姿态精准可控。从而使盾构机的姿态精准可控。

【技术实现步骤摘要】
盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统及方法


[0001]本专利技术涉及盾构施工工程领域，特指一种盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统及方法。

技术介绍

[0002]盾构机施工的产品是隧道，而隧道的轴线控制是衡量隧道质量的重要指标，当一台盾构机没有铰接系统时，为了对盾构机的掘进轴线加以控制，现有的技术主要是在推进时控制推进油缸的压力，调节推进油缸的推进速度，从而达到调整整个盾构机姿态的目标。而当盾构机出现掘进轴线的偏差或者出现掘进轴线偏差的趋势时，需要对推进系统的各分区进行油压的调整，使盾构机机头的姿态达到需要的状态，以达到盾构机姿态转向的目的。而现有技术中依靠盾构司机调整盾构机分区的减压阀，从而调整盾构机内各个推进油缸的推力达到盾构机姿态修正的目的，该方式对盾构机姿态的修正误差大，导致盾构机的姿态调整效果无法预估。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统及方法，解决了现有技术中在盾构机难以准确地修正盾构机姿态的技术问题。
[0004]本专利技术的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统，包括：
[0005]第一采集模块，用于实时采集盾构机位置、隧道轴线位置；
[0006]角度纠偏模块，包括：用于根据该盾构机位置和该隧道轴线位置确认出盾构机轴线偏离该隧道轴线位置的水平偏差角度和竖直偏差角度的偏差角度计算单元；用于控制盾构机根据该水平偏差角度执行水平方向偏转以及根据该竖直偏差角度执行竖直方向偏转的角度纠偏控制单元；
[0007]第二采集模块，用于实时采集盾构机的实际总推力；
[0008]推力纠偏模块，包括：用于将该实际总推力的实际水平总分力和实际竖直总分力分别与相应预设的目标水平总分力和目标竖直总分力进行比较并得到该实际总推力的修正量的推力修正单元；用于根据该修正量修正当前相应该实际总推力并控制盾构机进行推进的推进控制单元。
[0009]本专利技术盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统进一步改进在于，还包括自适应控制模块，用于收集第一采集模块和第二采集模块的数据信息，并根据该数据信息对该盾构机的实际推进姿态进行预估并形成对该水平偏差角度、竖直偏差角度和该修正量的调整策略，该自适应控制模块与该第一采集模块、该偏差角度计算单元和该推力修正单元建立双向数据连接。
[0010]本专利技术盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统进一步改进在于，该盾构机上设有用于实现该盾构机推进的多个油缸；
[0011]该第二采集模块，包括：一一对应采集多个油缸的实际推力的多个采集单元；用于
将多个油缸的实际推力合并成该实际总推力的合并计算单元；
[0012]该推进控制单元，包括：用于将该修正量根据各该油缸的位置拆分成多个分修正量，的差分计算单元；用于根据多个该分修正量一一对应地控制多个该油缸进行推进的油缸控制单元。
[0013]本专利技术还提供了一种盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正方法，包括如下步骤：
[0014]S1：实时采集盾构机位置、隧道轴线位置，并确认出盾构机轴线偏离该隧道轴线位置的水平偏差角度和竖直偏差角度；
[0015]S2：实时控制盾构机根据当前水平偏差角度执行水平方向偏转，根据当前竖直偏差角度执行竖直方向偏转；
[0016]S3：实时采集盾构机的实际总推力，并将该实际总推力的实际水平总分力和实际竖直总分力分别与相应预设的目标水平总分力和目标竖直总分力进行比较得到该实际总推力的修正量；
[0017]S4：实时控制盾构机根据当前修正量修正当前实际总推力并控制盾构机进行推进。
[0018]本专利技术盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正方法进一步改进在于，该盾构机上设有用于实现该盾构机推进的多个油缸；
[0019]在进行步骤S3时，分别实时采集多个油缸的实际推力，合并多个油缸的实际推力得到该实际总推力；
[0020]在进行步骤S4时，将得到的该修正量根据各该油缸的位置拆分成多个分修正量，根据多个该分修正量一一对应地控制多个该油缸进行推进。
[0021]本专利技术盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正方法进一步改进在于，在进行步骤S1和步骤S2的同时进行步骤S3和步骤S4。
[0022]本专利技术和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本专利技术根据目标位置设置输入量，并对实际位置进行测量和反馈，得到输入量与反馈量的偏差，再根据偏差调整输入量，进而形成一个闭环控制系统，通过该闭环控制系统对盾构机相对于隧道轴线的姿态进行实时高效的自动修正，解决了现有技术中在盾构机难以准确地修正盾构机姿态的技术问题，使盾构机的姿态调整的效果佳，对整个盾构机机头的掘进角度做精密的控制，对盾构机推进油缸出力大小精准控制，从而使盾构机的姿态精准可控。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统的系统框图。
[0024]图2为本专利技术的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正方法的流程图。
[0025]图3为本专利技术利用盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正方法进行修正的实施例示意图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0027]如图1所示，本专利技术的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统，包括：
[0028]第一采集模块，用于实时采集盾构机位置、隧道轴线位置；
[0029]角度纠偏模块，包括：用于根据该盾构机位置和该隧道轴线位置确认出盾构机轴线偏离该隧道轴线位置的水平偏差角度和竖直偏差角度的偏差角度计算单元；用于控制盾构机根据该水平偏差角度执行水平方向偏转以及根据该竖直偏差角度执行竖直方向偏转的角度纠偏控制单元；
[0030]第二采集模块，用于实时采集盾构机的实际总推力；
[0031]推力纠偏模块，包括：用于将该实际总推力的实际水平总分力和实际竖直总分力分别与相应预设的目标水平总分力和目标竖直总分力进行比较并得到该实际总推力的修正量的推力修正单元；用于根据该修正量修正当前相应该实际总推力并控制盾构机进行推进的推进控制单元。
[0032]第一采集模块采集信息时，还需要采集盾构机尾部与隧道内壁的间隙，以控制盾构机在合理的间隙内偏转。该推力纠偏模块为基础算法单元，计算推进油缸的推进速度所产生的推力的修正后准确的推力大小和推力方向，使盾构机掘进偏转地更加准确，贴合隧道设计轴线。
[0033]优选的，还包括自适应控制模块，用于收集第一采集模块和第二采集模块的数据信息，并根据该数据信息对该盾构机的实际推进姿态进行预估并形成对该水平偏差角度、竖直偏差角度和该修正量的调整策略，该自适应控制模块与该第一采集模块、该偏差角度计算单元和该推力修正单元建立双向数据连接。
[0034]该系统通过自适应控制模块加入了自适应控制的功能，该自适应控制功能包括盾构机姿态的估计(辨别)、盾构机转向的决策和盾构机转向的修改三个环节，使盾构机始终处于最优工作状态。
[0035]优选的，该盾构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统，其特征在于，包括：第一采集模块，用于实时采集盾构机位置、隧道轴线位置；角度纠偏模块，包括：用于根据所述盾构机位置和所述隧道轴线位置确认出盾构机轴线偏离所述隧道轴线位置的水平偏差角度和竖直偏差角度的偏差角度计算单元；用于控制盾构机根据所述水平偏差角度执行水平方向偏转以及根据所述竖直偏差角度执行竖直方向偏转的角度纠偏控制单元；第二采集模块，用于实时采集盾构机的实际总推力；推力纠偏模块，包括：用于将所述实际总推力的实际水平总分力和实际竖直总分力分别与相应预设的目标水平总分力和目标竖直总分力进行比较并得到所述实际总推力的修正量的推力修正单元；用于根据所述修正量修正当前相应所述实际总推力并控制盾构机进行推进的推进控制单元。2.根据权利要求1所述的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统，其特征在于，还包括自适应控制模块，用于收集第一采集模块和第二采集模块的数据信息，并根据所述数据信息对所述盾构机的实际推进姿态进行预估并形成对所述水平偏差角度、竖直偏差角度和所述修正量的调整策略，所述自适应控制模块与所述第一采集模块、所述偏差角度计算单元和所述推力修正单元分别建立数据连接。3.根据权利要求1所述的盾构机相对于隧道轴线的姿态自动修正系统，其特征在于：所述盾构机上设有用于实现所述盾构机推进的多个油缸；所述第二采集模块，包括：一一对应采集多个油缸的实际推力的多个采集单元；用于将多个油缸的实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦元，朱叶艇，朱雁飞，龚卫，程瀛，黄圣，翟一欣，沈辉，袁鹏，张艳栋，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：