[發(fā)明專利]基于阻抗控制的盾構(gòu)機(jī)柔順控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011295742.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112593959B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張智煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙大寧波理工學(xué)院
• 主分類號(hào): E21D9/093
• 分類號(hào): E21D9/093
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 唐迅

1.一種基于阻抗控制的盾構(gòu)機(jī)柔順控制方法，它包括將盾構(gòu)機(jī)的液壓推力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為四根均布在盾構(gòu)機(jī)盾體后的液壓缸，并使用位置控制器控制液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，使用位置傳感器監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)盾體的掘進(jìn)距離和轉(zhuǎn)動(dòng)角度，同時(shí)使用力傳感器監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)盾體受到的土石阻力，其特征是將液壓推力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后，盾構(gòu)機(jī)的目標(biāo)位姿及控制參數(shù)可被劃分至兩個(gè)相互垂直的平面上進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)平面上均包括一對(duì)對(duì)稱布置在盾體后的液壓缸，單個(gè)平面上的液壓缸控制包括如下步驟：

a.向位置控制器輸入使用者期望的目標(biāo)位姿Y_d，該目標(biāo)位姿包括對(duì)兩液壓缸活塞桿伸長(zhǎng)量的期望，即：

b.位置控制器根據(jù)盾構(gòu)機(jī)外部載荷h_e，計(jì)算用于實(shí)現(xiàn)柔性控制的柔順參考系參數(shù)y_c，其計(jì)算公式為：

上式中，M、B、K分別代表盾構(gòu)機(jī)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣及剛度矩陣；

c.位置傳感器將當(dāng)前的實(shí)際位姿y傳輸給位置控制器，位置控制器依照PD控制方法計(jì)算出控制加速度：式中，a為期望的盾構(gòu)機(jī)盾體掘進(jìn)加速度，K_p為比例系數(shù)，K_d為微分系數(shù)；

d.位置控制器計(jì)算出各液壓缸的驅(qū)動(dòng)力：

式中：

m₁及m₂分別表示兩液壓缸活塞部分的等效質(zhì)量，盾體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J＝mh²，h為盾體質(zhì)心到盾體受推面的距離；位置控制器計(jì)算出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力后，控制液壓缸輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)使盾體掘進(jìn)；

e.盾體掘進(jìn)過(guò)程中，位置傳感器實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前的實(shí)際位姿y，力傳感器實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前的外部載荷h_e，位置控制器根據(jù)反饋的參數(shù)，再次執(zhí)行步驟b至步驟e，直至盾體達(dá)到目標(biāo)位姿。