盾構(gòu)機是地鐵隧道、公路涵洞施工中一種常用工程機械。盾構(gòu)機支護作業(yè)作為施工中一項必不可少環(huán)節(jié),其支護油缸同步及位置控制精度對整體施工質(zhì)量發(fā)揮著決定性作用。因此,在保證施工安全前提下,如何提高支護油缸控制精度成為該領(lǐng)域研究重點。針對鋼拱架安裝器水平油缸同步及位置控制問題,論文采用電液伺服比例技術(shù),結(jié)合主從同步控制策略對系統(tǒng)整體控制原理進行研究。利用拉普拉斯變換的數(shù)學工具建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型,推導傳遞函數(shù)并使用Bode判據(jù)分析穩(wěn)定性�；贏MESim多學科領(lǐng)域復雜系統(tǒng)建模仿真平臺,搭建控制系統(tǒng)仿真模型,針對動態(tài)特性、定位及同步跟隨誤差進行分析。針對實際采用的PLC控制模式,進一步研究了在離散條件下的PID控制策略,并采用優(yōu)化過的PID控制參數(shù)對離散系統(tǒng)進行校正,得出系統(tǒng)最佳控制方式。為適應節(jié)能、環(huán)保的要求,采用恒壓泵及蓄能器對液壓系統(tǒng)進行了大幅度的改進,利用AMESim仿真軟件針對恒壓泵的排量、蓄能器的容積及充氣壓力對節(jié)能效果的影響進行了研究,并得出較好的控制參數(shù)。結(jié)果表明,在盾構(gòu)機支護作業(yè)雙缸液壓控制系統(tǒng)中,采用主從同步控制策略與PID控制相結(jié)合方式,系統(tǒng)在響應速度與同步控制精度、位置定位... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究目的與意義
    1.2 盾構(gòu)機支護作業(yè)簡介
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
        1.3.1 盾構(gòu)機支護作業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 液壓同步控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 液壓位置控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.4 國內(nèi)外文獻綜述簡析
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 液壓同步及位置控制系統(tǒng)整體方案研究
    2.1 盾構(gòu)機支護作業(yè)工作原理及技術(shù)指標
        2.1.1 盾構(gòu)機支護作業(yè)工作原理
        2.1.2 技術(shù)指標
    2.2 液壓同步及位置控制系統(tǒng)方案研究與分析
        2.2.1 液壓控制系統(tǒng)方案研究
        2.2.2 液壓控制系統(tǒng)原理分析
        2.2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算與元件型號確定
        2.2.4 PLC控制系統(tǒng)硬件選型
        2.2.5 PLC控制系統(tǒng)軟件簡介
    2.3 本章小結(jié)
第3章 液壓同步及位置控制系統(tǒng)數(shù)學模型建立與穩(wěn)定性分析
    3.1 數(shù)學模型的建立
        3.1.1 閥控非對稱缸傳遞函數(shù)的建立
        3.1.2 伺服比例閥傳遞函數(shù)的模擬辨識
        3.1.3 伺服比例閥放大器傳遞函數(shù)的建立
        3.1.4 位移傳感器傳遞函數(shù)的建立
        3.1.5 同步位置誤差反饋傳遞函數(shù)的建立
    3.2 傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
        3.2.1 閥控非對稱缸傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
        3.2.2 伺服比例閥傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
        3.2.3 伺服比例閥放大器傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
        3.2.4 位移傳感器傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
        3.2.5 同步位置誤差反饋傳遞函數(shù)參數(shù)的確定
    3.3 穩(wěn)定性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于AMESim液壓同步及位置控制系統(tǒng)建模研究
    4.1 AMESim仿真概述
        4.1.1 液壓仿真概述
        4.1.2 AMESim軟件簡介
    4.2 伺服比例閥模型的建立
        4.2.1 針對伺服比例閥靜態(tài)特性的AMESim模型參數(shù)確定
        4.2.2 針對伺服比例閥動態(tài)特性的AMESim模型參數(shù)確定
    4.3 伺服油缸模型的建立
    4.4 負載模型的建立
    4.5 PLC離散控制系統(tǒng)仿真模型建立與參數(shù)確定
        4.5.1 液壓位置控制系統(tǒng)模型的建立
        4.5.2 液壓位置控制系統(tǒng)模型的參數(shù)確定
        4.5.3 液壓同步控制系統(tǒng)模型的建立
        4.5.4 液壓同步控制系統(tǒng)模型的參數(shù)確定
    4.6 本章小結(jié)
第5章 液壓同步及位置控制系統(tǒng)特性分析與PID優(yōu)化研究
    5.1 PLC離散控制系統(tǒng)未校正的動態(tài)特性與誤差分析
        5.1.1 動態(tài)特性分析
        5.1.2 定位誤差分析
        5.1.3 同步誤差分析
    5.2 PID參數(shù)優(yōu)化與確定
        5.2.1 PID控制原理簡介
        5.2.2 PID優(yōu)化指標
        5.2.3 PID優(yōu)化工具
        5.2.4 PID優(yōu)化仿真建模
        5.2.5 PID優(yōu)化結(jié)果
    5.3 采用優(yōu)化參數(shù)的PID校正系統(tǒng)的動態(tài)特性與誤差分析
        5.3.1 動態(tài)特性分析
        5.3.2 定位誤差分析
        5.3.3 同步誤差分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 液壓控制系統(tǒng)能耗及節(jié)能方式研究
    6.1 定量泵溢流閥系統(tǒng)能耗研究
        6.1.1 能耗模型建立與參數(shù)確定
        6.1.2 系統(tǒng)誤差影響分析
        6.1.3 系統(tǒng)能耗分析
    6.2 定量泵溢流閥蓄能器系統(tǒng)能耗研究
        6.2.1 能耗模型建立與參數(shù)確定
        6.2.2 系統(tǒng)誤差影響分析
        6.2.3 系統(tǒng)能耗分析
    6.3 恒壓式變量泵溢流閥系統(tǒng)能耗研究
        6.3.1 能耗模型建立及參數(shù)確定
        6.3.2 系統(tǒng)誤差影響分析
        6.3.3 系統(tǒng)能耗分析
    6.4 節(jié)能方式比較分析與結(jié)論
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
在學研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]道路模擬試驗臺電液伺服系統(tǒng)仿真研究[J]. 鄒喜紅,羅洋,袁冬梅,柳春林,劉瑜.  機床與液壓. 2019(02)
[2]電液比例位置同步線性自抗擾控制[J]. 王立新,趙丁選,劉福才,劉謙,孟凡亮.  控制理論與應用. 2018(11)
[3]關(guān)于電液比例位置控制系統(tǒng)的死區(qū)模糊補償控制研究[J]. 李心宇.  內(nèi)燃機與配件. 2018(18)
[4]連續(xù)頂升液壓控制系統(tǒng)仿真分析與驗證[J]. 周玉偉,章青,石云飛.  中國機械工程. 2018(16)
[5]某型車載雷達天線同步舉升系統(tǒng)仿真研究[J]. 夏鑫,王海波.  機床與液壓. 2018(07)
[6]基于自適應PID控制的雙護盾TBM液壓同步控制系統(tǒng)研究[J]. 賈曉輝,李宏波,周建軍,翟乾智,喻偉.  液壓氣動與密封. 2018(04)
[7]車載液壓系統(tǒng)支撐液壓缸的同步控制[J]. 盧紅,石立城,毛爾東.  機床與液壓. 2018(01)
[8]基于模糊PID的流式細胞儀液流主從控制系統(tǒng)[J]. 王志超,董明利,劉超,張文昌.  液壓與氣動. 2017(02)
[9]S7-200 SMART型PLC的技術(shù)特點[J]. 廖常初.  電世界. 2016(07)
[10]基于NLPQL算法的電動輪汽車差速助力轉(zhuǎn)向參數(shù)優(yōu)化[J]. 徐曉宏,趙萬忠,王春燕,陳偉.  中南大學學報(自然科學版). 2012(09)

博士論文
[1]閥控非對稱缸系統(tǒng)的建模與控制方法研究[D]. 葉小華.合肥工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]煤炭運輸機液壓及電控系統(tǒng)設計與研究[D]. 王云峰.沈陽工業(yè)大學 2018
[2]隧道穿越斷層破碎帶的支護方法與力學響應分析[D]. 趙軍科.西安科技大學 2018
[3]負值彈性剛度負載作用下電液位置伺服系統(tǒng)的研究[D]. 鄭寶劍.武漢科技大學 2018
[4]盾構(gòu)機液壓推進系統(tǒng)故障診斷技術(shù)研究[D]. 周洋.華北水利水電大學 2018
[5]船臺小車液壓控制系統(tǒng)設計與研究[D]. 郭政.沈陽工業(yè)大學 2017
[6]沖擊式水輪機多噴針同步控制系統(tǒng)研究[D]. 杜博然.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[7]電液負載模擬裝置非線性控制方法研究[D]. 岳欣.南京理工大學 2017
[8]基于PLC的電液比例控制試驗臺控制系統(tǒng)設計研究[D]. 胡奇.武漢工程大學 2016
[9]200t大型裝備多點液壓同步頂升—橫移系統(tǒng)設計及工程應用[D]. 朱棟.西安建筑科技大學 2016
[10]動力翼傘飛行特性與控制研究[D]. 康鶴云.國防科學技術(shù)大學 2016



本文編號：3731973