本文關鍵詞：雙護盾TBM撐靴液壓系統(tǒng)及刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著社會的發(fā)展，，人們對空間的要求變的越來越大，地上空間的開發(fā)已經(jīng)越來越有限了，因此人們對于地下空間的需求與開發(fā)變的越來越緊迫。雙護盾TBM就是針對開發(fā)地下空間所需要的設備之一。目前，我國自主研制生產(chǎn)雙護盾TBM的技術(shù)較國外還存在很多不足之處，因此，開展雙護盾TBM設備的技術(shù)研發(fā)工作具有十分重要的意義。 本課題針對雙護盾TBM液壓系統(tǒng)泵控制方式改造的撐靴系統(tǒng)和刀盤驅(qū)動系統(tǒng)展開分析研究。 首先，根據(jù)客戶要求進行了整臺TBM的結(jié)構(gòu)設計介紹，針對液壓系統(tǒng)中的泵進行了控制方式的改造使其具有兩種不同的控制方式以適應兩種不同的地質(zhì)工況，并以撐靴液壓系統(tǒng)為例，應用AMESim進行建模仿真分析，驗證控制方式改造后泵的正確性，最后通過現(xiàn)場采樣進行試驗，最終進一步驗證全斷面隧道掘進機(TBM)液壓系統(tǒng)泵控制方式改造后的可行性。 其次，根據(jù)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)工作要求與環(huán)境進行了詳細的設計計算與選型，并對多電機同步運行的負載均衡問題提出兩種不同的控制方案即“多電機轉(zhuǎn)速并行控制”和“電機轉(zhuǎn)矩跟隨主從控制”，且建立了刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型。 最后，為了保證TBM在工作過程中刀盤運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，負載均衡性，將PID控制分別引入兩種方案中，運用Matlab軟件對兩種方案進行仿真，最終確定出更適合的方案。再在此方案中引入轉(zhuǎn)速的模糊自整定PID控制，通過仿真確定其效果優(yōu)于轉(zhuǎn)速的PID控制效果。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)速的模糊自整定PID控制下的電機轉(zhuǎn)矩跟隨主從控制更具優(yōu)越性。并通過現(xiàn)場的調(diào)試試驗驗證了PID控制下電機轉(zhuǎn)矩跟隨主從控制方案的正確性，從側(cè)面驗證了轉(zhuǎn)速的模糊自整定PID控制策略的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：雙護盾TBM 泵的控制方式 撐靴液壓系統(tǒng) 刀盤驅(qū)動系統(tǒng) 負載均衡性 仿真
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH137.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 TBM 的發(fā)展綜述10-13
• 1.2.1 TBM 國外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 TBM 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 與國外的差距13
• 1.3 雙護盾 TBM 主要技術(shù)功能的簡介13-15
• 1.3.1 推進系統(tǒng)13-14
• 1.3.2 撐靴系統(tǒng)14
• 1.3.3 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)14-15
• 1.4 仿真技術(shù)的應用15-16
• 1.4.1 液壓系統(tǒng)的仿真技術(shù)15-16
• 1.4.2 先進控制策略在刀盤驅(qū)動系統(tǒng)中的應用16
• 1.5 課題的研究內(nèi)容和研究意義16-18
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.5.2 研究意義17-18
• 第2章 雙護盾 TBM 撐靴液壓系統(tǒng)的研究18-37
• 2.1 TBM 的整體結(jié)構(gòu)介紹18-20
• 2.2 A11-LRDS 泵在液壓系統(tǒng)中的應用20-22
• 2.2.1 雙護盾 TBM 中 A11-LRDS 泵的選用20-21
• 2.2.2 控制方式改造后泵的工作原理21-22
• 2.3 AMESim 軟件簡介22-23
• 2.4 撐靴液壓系統(tǒng)模型的建立23-29
• 2.4.1 撐靴液壓系統(tǒng)的工作原理23-25
• 2.4.2 A11-LRDS 泵的仿真模型的建立25-28
• 2.4.3 邏輯閥仿真模型的建立28-29
• 2.5 撐靴液壓系統(tǒng)的仿真分析29-33
• 2.6 TBM 撐靴液壓系統(tǒng)的調(diào)試實驗研究33-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第3章 雙護盾 TBM 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)設計及數(shù)學模型37-54
• 3.1 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)要求37
• 3.2 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)方案的確定37-38
• 3.3 多電機驅(qū)動刀盤的傳動結(jié)構(gòu)38-39
• 3.4 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的設計計算39-43
• 3.4.1 刀盤驅(qū)動扭矩的計算39-42
• 3.4.2 刀盤驅(qū)動電機、減速機的選型計算42-43
• 3.5 對刀盤驅(qū)動系統(tǒng)提出的控制要求43-44
• 3.6 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型44-53
• 3.6.1 矢量控制原理44
• 3.6.2 交流異步電機在矢量控制中的數(shù)學模型44-51
• 3.6.3 交流變頻電機的傳遞函數(shù)的建立51-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第4章 雙護盾 TBM 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的仿真研究54-80
• 4.1 多電機轉(zhuǎn)速并行控制的 PID 仿真分析54-66
• 4.1.1 PID 控制的基本理論的引入54-55
• 4.1.2 磁鏈 PID 控制器的設計55-57
• 4.1.3 轉(zhuǎn)矩 PID 控制器的設計57-58
• 4.1.4 轉(zhuǎn)速 PID 控制器的設計58-59
• 4.1.5 PID 仿真分析59-66
• 4.2 電機的轉(zhuǎn)矩跟隨主從控制的 PID 仿真分析66-68
• 4.3 電機的轉(zhuǎn)矩跟隨主從控制的模糊自整定 PID 仿真分析68-75
• 4.3.1 模糊控制的基本介紹68-69
• 4.3.2 模糊自整定 PID 控制原理69-71
• 4.3.3 轉(zhuǎn)速環(huán)模糊自整定 PID 控制器的設計71-73
• 4.3.4 模糊自整定 PID 仿真分析73-75
• 4.4 轉(zhuǎn)速跟隨控制下的兩種控制策略的對比仿真分析75-76
• 4.5 刀盤驅(qū)動系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試76-79
• 4.6 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻82-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果86-87
• 作者簡介87

【參考文獻】

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