一种基于PID控制的盾构智能调向系统及控制方法技术方案

技术编号:40633487 阅读:11 留言:0更新日期:2024-03-13 21:18
本发明专利技术公开了一种基于PID控制的盾构智能调向系统及控制方法。系统的盾构位姿测量模块采集盾构位姿数据并结合预设隧道设计轴线输出盾构位姿偏差值,数据采集模块采集并存储盾构位姿偏差值,PID控制器接收盾构位姿偏差值并输出推进油缸压力增量控制信号,油压位姿模块接收控制信号并控制盾构机执行动作。方法包括:仿真系统设计PID控制器,从而构建智能调向系统;系统实时采集盾构位姿数据并输出控制信号控制盾构机的推进油缸执行动作以继续进行隧道掘进工作。本发明专利技术系统利用PID控制器进行盾构调向操作,有效解决人工操作盾构机调向时出现的误操作、调整过度以及调整不及时等一系列问题,大大提升了盾构智能化程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种盾构智能调向系统,具体涉及一种基于pid控制的盾构智能调向系统及控制方法。


技术介绍

1、盾构机是一种高效、环保、安全的大型隧道挖掘设备。在施工过程中,盾构机需要按照隧道设计轴线进行掘进,盾构机实际掘进轴线与设计轴线偏差过大会直接导致隧道的形状和尺寸偏离设计要求,降低隧道施工质量、增加安全风险和施工成本。因此,根据设计轴线调整盾构的掘进方向,使实际的掘进轴线尽量吻合设计轴线,是确保隧道施工质量的关键。

2、传统的盾构机掘进方向的调整是依靠盾构司机人工操作的。盾构司机根据盾构导向系统测量出的当前盾构机与设计轴线的偏差,分别调节不同分区推进油缸的压力,从而改变盾构机的掘进方向。该过程构成了一个人类在环(human-in-the-loop)闭环控制系统,其中盾构司机主要起到分析偏差、做出决策和输出控制信号的作用。因此,传统的盾构机姿态调控高度依赖盾构司机的经验与直觉。然而,由于人-机-环境交互复杂、盾构的惯量极大、加之司机监控和操作的参数多,使得人工姿态调控准确性低、实时性差、调控滞后,在实际工程中盾构蛇形掘进问题突出。此外,在高本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于PID控制的智能调向系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于PID控制的智能调向系统,其特征在于:所述的PID控制器包括以下单元:

3.根据权利要求1-2任一所述的基于PID控制的智能调向系统的控制方法,其特征在于,包括:

4.根据权利要求3所述的基于PID控制的智能调向系统的控制方法,其特征在于:所述的步骤1)中,盾构智能调向仿真系统包括信号转换模块、掘进参数预测模块和盾构环境动态交互仿真模块,使用盾构智能调向仿真系统设计PID控制器,具体如下:

5.根据权利要求4所述的基于PID控制的智能调向系统的控制方法,其...

【技术特征摘要】

1.一种基于pid控制的智能调向系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于pid控制的智能调向系统,其特征在于:所述的pid控制器包括以下单元:

3.根据权利要求1-2任一所述的基于pid控制的智能调向系统的控制方法,其特征在于,包括:

4.根据权利要求3所述的基于pid控制的智能调向系统的控制方法,其特征在于:所述的步骤1)中,盾构智能调向仿真系统包括信号转换模块、掘进参数预测模块和盾构环境动态交互仿真模块,使用盾构智能调向仿真系统设计pid控制器,具体如下:

5.根据权利要求4所述的基于pid控制的智能调向系统的控制方法,其特征在于:所述的盾构-环境动态交互仿真模块的输入特征中的第二盾构掘进参数包括注浆压力和铰接压力参数;盾构几何参数包...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭璐张亚坤谢明睿李叔敖龚国芳王帅周星海周建军李治国李凤远
申请(专利权)人:盾构及掘进技术国家重点实验室
类型:发明
国别省市:

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