[發(fā)明專利]掘進(jìn)機(jī)土壓平衡方法以及螺旋機(jī)控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710684073.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN107605499B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉飛香;程永亮;蔡杰;冉淵;譚新;馬金云;葉祥莉;賀泊寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國鐵建重工集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/08
• 分類號(hào): E21D9/08;E21D9/12
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;張文娟

1.一種掘進(jìn)機(jī)土壓平衡方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟一、在掘進(jìn)啟動(dòng)階段，獲取掘進(jìn)機(jī)的開挖直徑、掘進(jìn)速度以及膨脹率，根據(jù)所述掘進(jìn)機(jī)的開挖直徑、掘進(jìn)速度以及膨脹率計(jì)算螺旋機(jī)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

步驟二、調(diào)節(jié)所述螺旋機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速并使得實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)到并維持在所述第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

步驟三、在掘進(jìn)階段，獲取所述掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際土倉壓力，根據(jù)預(yù)設(shè)土倉壓力閾值以及所述實(shí)際土倉壓力確定所述螺旋機(jī)的閉環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述閉環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速對(duì)所述螺旋機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得所述實(shí)際土倉壓力趨近或等于預(yù)設(shè)土倉壓力閾值。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，通過對(duì)所述閉環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行加權(quán)求和，計(jì)算得到所述螺旋機(jī)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速對(duì)所述螺旋機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算所述螺旋機(jī)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速：

n₂＝n₁×r+n₀×(1-r)，其中0≤r≤1

其中，n₂表示螺旋機(jī)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速，n₁表示螺旋機(jī)的閉環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，n₀表示螺旋機(jī)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速，r表示加權(quán)系數(shù)。

4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，利用PID算法根據(jù)預(yù)設(shè)土倉壓力閾值以及所述實(shí)際土倉壓力確定所述螺旋機(jī)的閉環(huán)調(diào)節(jié)目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述掘進(jìn)啟動(dòng)階段，還判斷本次掘進(jìn)過程是否為當(dāng)前工況下的首次掘進(jìn)過程，如果是，則獲取開挖直徑、掘進(jìn)速度、膨脹率以及實(shí)際土倉壓力，并根據(jù)開挖直徑、掘進(jìn)速度、膨脹率以及實(shí)際土倉壓力對(duì)閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中的PID控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

6.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，基于開挖直徑、掘進(jìn)速度、膨脹率與螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速之間的擬合曲線，根據(jù)所述掘進(jìn)機(jī)的開挖直徑、掘進(jìn)速度以及膨脹率計(jì)算所述螺旋機(jī)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

7.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，根據(jù)獲取到的掘進(jìn)機(jī)的開挖直徑、掘進(jìn)速度以及膨脹率計(jì)算所述掘進(jìn)機(jī)的理論出渣量，基于螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速與出渣量的擬合曲線，根據(jù)所述理論出渣量確定所述螺旋機(jī)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

8.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，還判斷本次掘進(jìn)過程的過程參數(shù)與所存儲(chǔ)的前一掘進(jìn)過程的過程參數(shù)是否相等，其中，如果相等，則在所述步驟二中根據(jù)前一掘進(jìn)過程的過程參數(shù)對(duì)所述螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行開環(huán)調(diào)節(jié)。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述本次掘進(jìn)過程的過程參數(shù)與所存儲(chǔ)的前一掘進(jìn)過程的過程參數(shù)不相等，則根據(jù)所述掘進(jìn)機(jī)的開挖直徑、掘進(jìn)速度以及膨脹率計(jì)算所述螺旋機(jī)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

10.一種螺旋機(jī)控制裝置，其特征在于，所述裝置采用如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法控制所述螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的土壓平衡。