基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制研究

针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Simulink搭建了系统闭环控制模型,通过不断更新RBF网络模型并修正PID参数,实现了基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制目的;结合AMESim搭建的电液比例系统模型和Simulink下搭建的控制器进行了联合仿真;最后,基于凿岩台车机械臂实验平台,进行了电液比例系统位置控制实验。仿真结果表明:在受到外部干扰的情况下,RBF神经网络整定PID控制系统能够在0.3 s内控制活塞杆重新运行至目标位置,平均响应时间为1.5 s,位置精度误差不超过5 mm。实验结果表明:与常规PID控制方法相比,RBF神经网络整定PID控制活塞杆位置精度误差降低了75%,位置精度误差在工程实际要求的10 mm范围以内,因此,RBF神经网络整定PID算法可以有效提高电液比例系统的位置控制精度,满足凿岩机械臂实际工作中对电液比例系统位置精度的控制要求。

基于Matlab的8R机械臂运动学分析与仿真

为了使凿岩机械臂快速精确到达预定姿态,文章以8R机械臂为研究对象,基于改进D-H方法建立其关节坐标系并推导出凿岩机械臂的运动学方程,在Matlab中利用工具箱函数通过编程建立其运动学模型,通过代入位姿角度验证求解的正逆运动学的准确性。利用蒙特卡洛算法模拟机械臂实际工作空间并对机械臂不同位形间的关节角度进行轨迹规划仿真,仿真出的工作空间图形和路径点位形处的关节位置、速度、加速度曲线结果都能满足机械臂进行凿岩的工作需求,为后面机械臂的孔序规划和动力学分析奠定了基础。

凿岩台车的最优钻进效率研究与应用

为提高山岭隧道施工的凿岩台车钻进效率,围绕凿岩机钻进过程中钻进效率的影响因素进行分析与试验研究。通过研究推进压强、冲击压强及旋转速度等因素的影响,以寻找最优的施工参数组合。通过在不同岩石条件下的多参数测试,采集钻进速度和耗能等数据,并应用最小二乘法、耦合及回归分析等方法对数据进行处理。研究表明:1)推进压强与钻进速度呈线性关系,而冲击压强与钻进速度呈二次抛物线关系。2)推进压强的合理阈值上限为8 MPa,而冲击压强在15~17 MPa为最优。3)旋转速度对钻进速度影响不大,故不需过高设置。

高速铁路隧道钻爆法机械化施工关键技术和装备

依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)渝宜段缙云山隧道工程,探讨了机械化施工关键技术及装备。结果表明:改进后的三臂凿岩台车能够适应不同等级围岩和工法的转换;早强锚固剂和注浆锚杆植入工艺可快速施加预应力,使锚杆抗拔力明显提高,解决了软弱围岩支护难的问题;多功能拱架台车与“一长两中两短”拱架铰接式安装可明显增强结构抗弯刚度,减少吊装次数,提高拱架定位精度,缩短钢拱架安装和单次循环作业时间。经在渝昆高速铁路和西渝高速铁路中应用,本文提出的机械化施工技术及装备可优化施工流程,减少辅助设施的使用,降低超挖风险,显著提高施工效率和安全性。

全智能三臂凿岩台车全面推动隧道施工机械化分析

近年来,随着我国社会经济的不断发展,我国陆地交通运输体系变得愈加完善,新建高速公路工程数量增多,很多高速公路施工需要穿越山体,其中,隧道施工成为重点和难点。在过去,隧道施工主要依靠人工操作机械设备并配合纯人工方式展开,作业效率低,人为影响因素多。在智能技术支撑下,全智能三臂凿岩台车应运而生,其可根据系统设计实现智能化施工,极大地减少了人工劳动力的投入,并提高了隧道施工质量。基于此,分析了全智能三臂凿岩台车的系统组成与工作范围,分析设备运行过程控制,结合某案例探究隧道施工方法,旨在保障隧道施工质量、效率、安全。

三臂凿岩台车在隧道开挖施工中的应用研究

文章主要研究三臂凿岩台车在隧道开挖施工中的应用。首先,阐述三臂凿岩台车的基本结构和工作原理;其次,探讨其在隧道开挖施工中作用与优势;最后,结合隧道开挖的施工工艺流程,从工作面设计与布孔方案优化、设备安装调试与定位、凿岩作业工艺参数选择等方面,阐述三臂凿岩台车在隧道掘进中的应用要点。研究表明,三臂凿岩台车可以显著提高隧道掘进效率,改善作业环境,推动隧道工程的机械化、自动化发展。

基于ARM的可远程操控的凿岩机性能测试系统设计

凿岩机械和气动工具的性能检测是凿岩机和气动工具产品研制、开发、生产和产品升级的关键技术手段之一。随着凿岩机械行业的技术进步,凿岩机性能检测系统也需要配备更多的技术功能,本文介绍的基于ARM的可远程操控的凿岩机性能测试系统,其工作可靠性高,除能实现凿岩机性能参数的自动采集和处理,还具备远程控制功能,能完全满足现阶段凿岩机性能测试的需要。

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工,依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)来福隧道,对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车,以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆,改进了三臂拱架安装台车;结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案,实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验,采用改进后的凿岩台车施工,与传统人工手持风枪凿岩相比,两台阶与三台阶断面钻孔作业,施工效率分别提升89%、90%;采用改进后的拱架安装台车施工,与传统人工配合机械安装拱架相比,Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见,采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率,还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。

路基土石方机械破碎设备选型研究

近年来应用广泛的挖掘机岩石臂是风化石、页岩、红砂岩和石灰岩等挖掘破碎的利器。较于传统的破碎锤及爆破作业,具有高效率、低成本的特点。以仪陇县宜居县城建设PPP项目迎宾大道路基土石方开挖施工为例,对在30 MPa以内的石方机械破碎方案进行比选,为同类工程土石方施工方案比选及机械设备选型提供借鉴。

凿岩台车钻进液压系统分析与科学维保的研究

在隧道施工专用设备领域,凿岩台车的稳定运行是影响隧道施工进度的重要因素。凿岩台车的液压系统支撑着整个设备的运转,液压系统出现故障,会造成整个设备的局部或整体瘫痪,从而影响施工进度并给企业带来不同程度的损失,因而凿岩台车的稳定运转至关重要。本文结合项目实际情况,以某智能型凿岩台车为例,对某系列智能型凿岩台车的钻进液压系统组成、日常维保注意事项及常见问题进行简要分析。

八自由度凿岩台车钻臂运动学分析

为研究八自由度凿岩台车钻臂的运动特性,采用改进型D-H参数(Modified Denavit-Hartenberg,MDH)法建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学理论模型,推导其机械臂末端的位姿,运用MATLAB软件建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学仿真模型,仿真研究机械臂在关节空间中的轨迹规划,得到机械臂各关节的位移、速度和加速度随时间的变化规律,采用蒙特卡洛法求解机械臂的工作空间绘制工作空间的云图,为后续机械臂的运动控制提供依据。

三臂凿岩台车自调节气雾排渣技术在长大深埋隧道中的应用研究

随着隧道施工机械化的不断提升,三臂凿岩台车被广泛应用,其钻孔方式采用高压风高压水进行钻进、排渣,而对于缺水地区,或遇水不稳定岩层,无法直接采用三臂凿岩台车钻孔施工。通过优化三臂凿岩台车水路及电路系统,进行自调节气雾排渣,既能节约成本,又能适应不同环境、不同围岩下的隧道钻爆作业。

基于多目标优化的液压凿岩台车模块化快速配置设计研究

为解决以液压凿岩台车为代表的钻爆法施工装备无法基于定制化需求的快速模块化配置选型的问题,研究了一种基于综合需求的钻爆法施工装备模块化配置设计方法.在装备模块化设计的基础上,将装备综合性能、成本和货期作为优化目标,隧道施工和客户个性化需求作为模块配置约束条件,构建了装备配置优化模型,采用改进型非支配排序多目标遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSAG-Ⅱ)对模型求解,可快速生成满足定制化需求的装备最优配置方案.以基于定制化综合需求的液压凿岩台车模块化快速配置设计为例,验证了方法的可行性和有效性.

公路隧道三臂凿岩台车应用阶段性及改善措施探讨

对三臂凿岩台车在不同隧道开挖阶段应用情况进行了分析,探讨了其在不同阶段的应用要点及存在问题。结合某实际项目工程,从不同开挖阶段出发,分析了人工开挖和应用三臂凿岩台车进行机械开挖的经济性差异,并在此基础上针对三臂凿岩台车机械开挖提出了改进措施,以提高其经济性。

隧道支护设备机械臂运动学分析

隧道建设中隧道支护为关键工序,针对需求国内大量公司研究所进行了其设备的研发,隧道内工况的复杂性,在产品设计好后需要验证其是否能满足施工和结构上的合理性,本次的产品结构新颖特殊集成多个功能,其操作控制难度高,故需要对其进行运动学分析。利用MOD_DH法确定两个工作系统的参数、坐标系建立正运动学方程,为灵活适应需求两个工作系统都为冗余机械臂,使用传统解析法求解逆运动学分析上存在困难,故本次利用遗传算法结合粒子群算法并加以改进,更好地满足逆运动学求解需求,利于蒙特卡洛和拉丁超立方抽样法进行设备工作空间的求解,然后在Matlab中进行仿真,结果表明该设备满足施工要求,但两个功能组不能同时工作,为后续的控制和结构改进提供了理论基础。

凿岩机器人钻臂定位控制交叉精英反向粒子群算法

在利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行凿岩机器人钻臂定位过程中,存在收敛速度慢和易于陷入局部最优解等问题.为此,提出一种交叉精英反向粒子群优化算法(crossover elite opposition-based particle swarm optimization,CEOPSO)并给出算法的流程.建立凿岩机器人钻臂运动学模型并对其逆向运动学进行求解.将交叉算子引入EOPSO中,采用自适应惯性权重和交叉概率参数控制技术,在维护粒子个体与最优解之间信息交换的基础上,增加粒子个体之间的信息交换,提高算法的全局搜索能力和钻臂定位效率.仿真结果表明,CEOPSO的平均位置误差和平均姿态误差均小于PSO和EOPSO算法,且迭代过程平稳,可以有效提高凿岩机器人钻臂的定位控制性能.

凿岩机器人钻臂定位误差补偿控制交叉精英反向粒子群优化算法

为提高凿岩机器人钻臂末端(钎头)的定位精度,在利用粒子群优化(PSO)算法对关节变量误差进行补偿时,存在收敛速度慢、容易过早陷入局部最优解等问题,为此,提出一种交叉精英反向粒子群优化算法(CEOPSO)并给出算法流程。针对影响误差的两个主要因素,采用五参数D-H方法建立钻臂的参数误差模型,在形变关节后引入一个虚拟关节,推导出钻臂的形变误差模型。将交叉算子引入到EOPSO算法中,同时进行自适应惯性权重和交叉概率参数控制,不仅维持了粒子个体与最优解之间的信息交换,而且增加了粒子个体之间的信息交换。对比仿真结果表明,在误差补偿控制过程中,CEOPSO算法具有更优越的最优关节补偿值搜索收敛速度和求解稳定性,提高了凿岩机器人钻臂的定位控制性能。

新型煤矿用液压钻车的研制

介绍了一种新型煤矿用履带式全液压钻车的整体设计、结构布局、钻臂等主要部件的设计思路。该新型钻车采用履带车载结构,全液压驱动,具有自动换钎、防卡钎装置,可以在狭窄的巷道里自由通行,到达钻孔位置,并进行全方位钻孔,可满足煤矿井下各种施工要求,具有广阔的市场前景。

一种三臂凿岩台车孔序规划

文章通过分析单臂工作空间和三臂合作工作空间,综合考虑到钻臂之间存在的可能干涉,将三臂凿岩台车划分为3个独立工作区域和2个协作工作区域,使凿岩台车孔序规划问题简化为3-TSP问题,建立各工作孔位间钻架的移动距离总和最小的优化函数,再运用自适应遗传算法求解TSP问题,得到3个钻臂孔序规划的Hamilton回路,从而实现三臂凿岩台车孔序规划。

萝峰隧道三臂凿岩台车与手持式凿岩机钻爆法掘进施工技术比较

较为全面地介绍了三臂凿岩台车与手持式凿岩机钻爆法掘进在萝峰隧道施工中的应用 ,对其在质量、投资和进度 3方面的优、缺点进行了比较 ,提出了其各自的适用范围。