[發明專利]基于專家系統的智能沖孔打樁機余繩控制方法

在審

• 申請號: 201710675690.4
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107450315A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 陳忠孝;秦剛;馮利;榮夢杰;李京濤;叱嬋娟
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 魏秀枝

技術領域

本發明涉及沖孔打樁機控制技術領域，特別是涉及一種基于專家系統的智能沖孔打樁機余繩控制方法。

背景技術

沖孔打樁機已廣泛應用于高鐵、高速公路等基本建設項目中。目前，施工現場所進行的打樁施工大多是人工手動操作，操作人員需要在施工過程中頻繁地對離合和剎車等操作桿進行控制，尤其是在遇到復雜地形(斜巖、黏土等)時，需要配合添加石子和泥沙混合物，直到出現水平打樁面。反復以上步驟，才能繼續作業，對施工人員有極高的要求，且勞動強度大，安全系數低，施工質量很難得到保證。傳統手動式沖孔打樁機結構如圖1所示。

為了保證沖孔打樁機在遇到不同地質環境情況下都能夠具有較高的工作效率和施工質量，就需要精確控制余繩的長度。例如，當遇到斜巖情況時，就要控制樁錘在碰撞到巖石后的瞬間立即停住，避免樁錘繼續下降，造成偏孔。從而，余繩長度的精確控制是實現沖孔打樁機高效運行的一大難點。

在打樁過程中，樁錘通過自由落體所產生的重力帶動繞線器加速轉動，如果不能及時對繞線器進行點剎，鋼絲繩就會繼續下落，再加之后的離合時間，就會造成余繩長度過長，降低了打樁機的工作效率，還易于產生吸錘、卡錘等故障；而如果點剎太早，會使余繩太緊，將導致樁錘未能到達樁底或剛好到達樁底，不僅會使打樁失效，還會因突然剎車產生的外力繃斷鋼絲繩，同樣存在安全隱患。因此，對于余繩的控制至關重要。

基于以上情況，針對不同地質環境，設計一種基于專家系統的智能沖孔打樁機余繩控制方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高了整個沖孔打樁機施工過程的自動化程度和工作效率，有效解決了目前沖孔打樁機針對不同地質條件無法保證工作效率及施工質量等問題的基于專家系統的智能沖孔打樁機余繩控制方法。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：一種基于專家系統的智能沖孔打樁機余繩控制方法，它包含專家控制系統和余繩控制算法，其中，

所述的專家控制系統采用增量式設計方法，通過擴充內容達到知識庫的更新，使系統繼續進步，并獲得專業證書，然后成為一個自學習、自適應并平穩運作的專家系統，專家控制系統包含：知識表達規則集、知識推理、專家知識庫和知識獲取，知識獲取分別連接專家知識庫和知識推理，專家知識庫和知識推理相互連接，且專家知識庫和知識推理均與知識表達規則集連接，知識表達規則集連接被控對象，被控對象通過傳感器連接知識獲取；采用基于模糊網絡的專家系統，由于專家控制系統是基于模糊網絡的，所以知識獲取與知識推理是它的中心；

所述的基于專家系統的余繩控制模型的知識庫中包含了幾種常見的地質類型參數及其各自所對應的余繩長度值、離合時間、剎車時間等信息，余繩控制算法在運行過程中，不停地對專家控制系統中的傳感器采集回來的各種信息進行判斷，再根據余繩知識庫中的知識進行推斷，由所處的地質條件找其匹配的運行規則，最終執行，同時把目前有關技術指標收錄進余繩控制規則表里；

根據余繩知識庫和余繩控制規則表進行推理，最終得出不同地質環境所對應的控制參量，推理方式一般有正向、反向；推理時，根據余繩控制規則表判斷當前的地質類型，若推斷是砂石層，就會根據余繩控制規則表中砂石層對應的控制要求進行施工，對應的參數也會自行進行調整，若判斷不是砂石層，就會繼續與余繩控制規則表進行匹配判斷。

作為本發明的進一步改進；所述的知識表達規則集：模糊專家系統中不確定的實際事件可用模糊的方式表現，用[0,1]的區間表示發生的這件事情，因此可更恰當的反映問題的信息。

作為本發明的進一步改進；所述的知識推理：模糊專家系統本身的知識和推理規則的精度不高，某個結果在一定程度實現匹配，從而可以采取相應辦法達到最終目的。

作為本發明的進一步改進；所述的專家知識庫：根據系統的更新總結和不斷修正，把新加的或修改的規則以數據庫的形式存與存儲器中，進而構建成一個相關知識領域的專家知識庫。

作為本發明的進一步改進；所述的余繩知識庫由實際狀態信息、專業技術人員的技術總結、及規則表組成，實際狀態信息就是沖孔打樁機具體施工過程中的各種運行狀態參量信息；專業技術人員的技術總結相關專家或現場施工人員長期研究或總結的經驗知識；

作為本發明的進一步改進；所述的余繩控制規則表包括幾種常見的地質環境各自所對應的控制參數，每條規則都有前提條件和結論。