TBM刀盘驱动系统单神经元模糊同步控制

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘多电机并联驱动由于载荷突变和传动系统磨耗所引起的电机偏载甚至过载,提出基于单神经元模糊自适应PI速度调节器的转矩主从控制策略.搭建电机闭环矢量控制模型,推导多齿轮齿圈并联系统的数学模型并使用S函数加以描述,在Simulink环境下将两者连接,对比分析转速并联和转矩主从控制策略下,电机对外在载荷和机械磨耗的黏性和刚性啮合响应及其机理,将单神经元模糊PI速度调节器应用于转矩主从策略消除扭矩超调.仿真结果表明,基于单神经元模糊PI速度调节器的转矩主从控制策略能够适应传动系统的参数变化,消除电机在负载变化时的扭矩超调和偏载,并能提高系统的精度和响应速度.

TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流多余流量实现对马达工作压差的比例调节,从而实现泵马达系统对电机系统的转速跟随和扭矩可调,并基于○/2.5mTBM实验台的刀盘驱动系统指标要求完成了设计选型.在AMEsim仿真平台上搭建了负载敏感变量泵控系统(LSCS)、流量反馈比例变量泵控系统(FFPCS)和变量缸位移反馈比例变量泵控系统(DFPCS)的模型,分析对比了不同系统在同一电机系统速度信号下泵的压力和流量响应,并对比了不同比例控制策略下变量泵的效率.结果表明:LSCS无法响应电机系统转速跳变,且不适用于闭式系统,FFPCS和DFPCS均能较好地跟随电机系统的转速变化,尽管FFPCS有着更高的控制精度和效率,DFPCS的高可靠性、模块化和低成本优势更符合实际施工要求.

盾构刀盘系统掘进性能评价方法研究

研究刀盘系统掘进性能评价方法有助于刀盘设计方案的优选,对于提高盾构掘进效率,降低施工成本和提高施工安全性具有重要意义。文章将仿真分析与模糊评价方法相结合,提出一种根据刀盘掘进性能优劣来确定最优刀盘设计方案的模糊综合评价方法。文章首先提出了刀盘的掘进性能指标,建立了刀盘系统掘进的离散元仿真模型和掘进性能指标的获取方法;其次以五个刀盘掘进性能指标为评价因素,根据专家评分法确定因素的重要程度,以仿真和分析数据确定评价因素的等级指标和评价矩阵,并采用广义模糊合成算法对刀盘掘进性能进行模糊综合评价;最后以北京地铁砂卵石地层盾构隧道施工为例,采用模糊综合评价法得出辐条式盾构刀盘掘进性能优于辐板式盾构刀盘的结论。

盾构刀盘液压驱动系统

刀盘驱动液压系统是盾构液压系统的重要组成部分。本文简要介绍电比例功率自适应控制和变频驱动控制两种刀盘液压系统及其工作原理和特点。该驱动系统与阀控系统相比,具有结构简单、技术先进、性能可靠等特点,特别是节能效果明显。

盾构机刀盘驱动研究

刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一,该文分析了盾构机刀盘驱动系统的液压驱动方式和电驱动方式,并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结论为液压驱动方式技术成熟,操作性好,比较实用。

代理模型在复杂机电系统全局敏感度分析中的应用

全局敏感度分析(GSA)是一种在整个设计空间中考虑输入参数的不确定性对输出响应不确定性的影响的敏感度分析方法,且能反映出各参数间的相互作用。复杂机电系统包含大量参数且结构复杂,通过引入全局敏感度分析可以确定各参数对系统输出特性影响大小,从而有助于理解系统响应规律,缩短设计周期。由于全局敏感度分析需基于大量仿真计算,为解决计算成本问题,提出一种基于最优代理模型的全局敏感度分析方法,通过对比选取最优代理模型替代仿真实验完成全局敏感度分析。以某隧道掘进机(TBM)刀盘驱动系统为例,以关键节点振动响应及动态啮合力为系统动力学特性评价指标,考虑外部条件、材料系数、啮合参数和联接参数等输入参数变化,得到全局敏感度分析结果,为隧道掘进机刀盘驱动系统的进一步设计优化提供指导,并最终验证了该方法的合理性。

再制造盾构机刀盘液压驱动系统的可靠性分析

再制造作为绿色制造的重要组成环节,是解决资源短缺和环境污染问题的有效途径之一。盾构机刀盘与其它部件相比,有着对可靠性要求特别高的特点,因此开展盾构再制造刀盘的可靠性研究十分必要。考虑到盾构机的掘进工况,建立刀盘液压驱动系统的可靠性框图与数学模型,通过仿真得到的可靠度曲线进行了可靠性分析。建立马达模块的故障树模型并对马达故障树进行分析,找到了导致马达失效的关键因素,为提高盾构液压驱动系统的可靠性提供了理论措施。

复合地层顶管机刀盘中心驱动液压系统的设计与分析

常规刀盘电机驱动顶管机在特定复合地层条件下经常出现超转矩、掘不动的情况。针对这种情况,设计采用刀盘中心驱动的变量泵-变量马达闭式液压系统。根据复合地层的要求,在理论计算的基础上,针对性地匹配变量泵-变量马达的运行参数,再利用AMESim软件对液压系统进行建模,对刀盘在低速、高速和脱困3种模式进行仿真分析。理论计算和仿真分析结果表明所采用的闭式液压系统能够较好地适应复合地层对掘进的要求。

隧道掘进机刀盘驱动多电机同步自适应耦合控制研究

为解决隧道掘进机运行过程中刀盘驱动系统各电机受力不均衡导致的部件损坏或系统故障的问题,对刀盘驱动系统结构及控制模式进行分析,建立电机矢量控制模型,提出一种改进的刀盘驱动耦合控制结构。该结构一方面可以增加从电机给定转速选择功能,消除起动阶段延时引起的同步误差;另一方面,可以通过转速补偿耦合策略缩小电机之间的转速差。在控制方法上,设计神经网络PI控制器来控制各个电机的转速,使控制系统能够根据载荷的变化自适应调整控制参数,提高控制精度。最后,通过建立Simulink仿真模型,对比自适应耦合控制与主从控制、并行控制的同步效果。结果表明,所提出的自适应耦合控制方法能够使控制中的各个环节相互配合,可达到较好的控制性能和响应转速。

TB880E型掘进机刀盘驱动力传递装置综合分析

介绍TB880E掘进机主驱动系统的动力传递装置和传递路径,分析驱动系统的受力原理及使用工况,并结合该驱动系统在隧道施工过程中出现的故障现象及处理实践,阐述综合分析方法对复杂设备的使用、维护、保养的重要性和指导作用,可为从事该行业的技术人员提供参考。

海瑞克盾构刀盘驱动液压系统故障分析及处理

深圳某地铁项目使用的海瑞克盾构,主驱动刀盘液压系统出现故障,通过对故障原因的分析,发现油液污染是导致故障的主要原因。对污染的液压系统进行处理后,达到了理想的效果,恢复了使用,同时,也提供了一种处理液压系统污染的方法。

新加坡C902地铁隧道工程项目6640mm铰接式土压平衡复合盾构的研制

盾构设计的合理性和科学性是盾构设备安全可靠和高效施工的基础。文章通过对新加坡C902地铁隧道工程项目6 640 mm铰接式土压平衡复合盾构的技术研究和工程应用,介绍其设计条件及主要技术参数,着重对该盾构及其相关设备组成部分进行了详细论述。此复合盾构在系统优化及设计理念的先进性上比原先的盾构有很大的提高,尤其是增加了很多人性化的设计。

TBM刀盘电动-液压同步驱动系统研究

基于TBM刀盘驱动系统的工作原理,分析了不同刀盘驱动方式的优缺点,提出了采用电动-液压同步驱动方式,实现大扭矩的刀盘驱动。工程应用表明,这种方法实现了TBM刀盘电动和液压的同步驱动,为TBM刀盘驱动系统的改进提供参考。

TBM刀盘驱动系统分层次建模及动力学特性研究

提出一种适用于全断面岩石掘进机(Tunnel boring machines,TBM)刀盘驱动系统的分层次建模方法,考虑系统变频电机运行特性、齿轮时变啮合刚度和啮合误差等非线性因素,基于动力学相似理论建立刀盘驱动系统整机动力学模型。研究了刀盘驱动系统在电动机启动、稳态载荷与冲击载荷等工况下的动力学响应,分析结果表明各构件的振动频率主要集中在各级啮合频率的倍频处;动态啮合力的最大幅值均发生在相应啮合频率的倍频处且动态啮合力的波动随着外部激励的增加而加剧。基于模型试验台,测试得到不同转速工况下刀盘驱动系统的振动响应,结果表明各级传动系统的啮合频率及倍频是系统振动的主要频率成分,验证了分层次建模方法的适用性,分析结果为刀盘驱动系统的动力学设计提供了理论依据。

一种基于载荷特征预测的盾构机刀盘节能驱动技术（英文）

目的:实现盾构机刀盘载荷特征预测,并将预测结果应用于刀盘驱动系统的能耗优化控制。方法:1.采用基于小波变换的灰色模型WGM(1,1)对盾构机刀盘载荷特征进行预测;2.基于该预测方法,设计刀盘模式控制策略(CMCS),实现刀盘驱动系统的能耗优化控制。结论:1.相对传统灰色模型GM(1,1),基于小波变换的灰色模型WGM(1,1)可更加精确地预测盾构机刀盘载荷特征,是一种更加有效的载荷特征预测方法;2.改变电动机定子接线方式是一种简单有效的提升刀盘系统效率的方法;3.刀盘模式控制策略不仅可以为操作者提供操作建议,而且可以通过优化电机定子接线方式,降低刀盘在低载荷下的能量消耗,提升刀盘驱动系统的效率。