盾构推进电液控制系统研究

盾构掘进机是集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体的隧道工程专用的大型高科技综合施工设备。搭建盾构模拟试验平台，可为我国盾构掘进机的设计、制造提供试验数据和理论支持，具有重要的意义。推进液压系统作为模拟盾构的一个重要组成部分，对其进行精确的控制是盾构掘进机能够沿着设计路线方向准确推进的关键。 采用PLC和组态王Kingview软件搭建了推进电液控制的组态监控系统。采用AMESim软件对推进电液控制系统进行了建模及仿真分析，仿真结果表明压力流量复合控制可以使系统压力流量实时可调。采用AMESim和MATLAB的联合仿真技术对系统的PID和模糊PID控制进行了仿真研究，结果表明采用PID控制和模糊PID控制能够显著的提高系统的控制质量，达到系统压力和流量实时可调的目标，相比之下，模糊PID控制比PID控制效果更加显著。实验结果也表明，所设计的系统能对推进速度和推进压力实现实时控制。 本文的主要研究工作内容如下： 第一章，综述了国内外盾构技术和盾构掘进机的发展历程及研究现状，分析了电液控制技术在盾构掘进机中的应用情况，简要介绍了课题的研究意义，概述了论文的研究内容。 第二章，阐述了盾构掘进机推进电液控制系统的工作原理，采用PLC和Kingview软件搭建了组念监控系统，采用ActiveX技术扩展了组态软件功能，在组态软件上实现了PID和模糊PID控制。 第三章，采用AMESim软件建立了推进电液控制系统的仿真模型，对模型中各个参数值进行了选择和确定，并对推进电液控制系统的压力流量复合控制策略进行了动态仿真，仿真结果表明压力流量复合控制可以实现系统的压力流量实时可调节。 第四章，采用PID和模糊PID控制提高系统的控制质量，采用AMESim和Matlab联合仿真技术对系统的PID控制和模糊PID控制进行了仿真，结果表明PID和模糊PID控制能够显著的提高系统的控制质量，模糊PID控制在提高系统控制质量上较PID控制强。把PID控制仿真结果同PID控制推进试验结果进行了对比，结果表明，PID控制策略切实可行，和实验吻合的较好。 第五章对全文进行了总结和下一步需要进行的工作进行了展望。