本文選題：雙輪銑槽機　切入點：閥控進給系統(tǒng)　出處：《浙江大學》2016年博士論文

【摘要】：地下連續(xù)墻技術以其優(yōu)越的性能成為城市建設開發(fā)的一個重要領域,是一種使用價值很高的施工技術。雙輪銑槽機是目前針對地下連續(xù)墻工法最先進的施工設備,為適應于堅硬地層、在巖石中構(gòu)筑大深度地下連續(xù)墻的需要而開發(fā)的一種成槽設備。在地下連續(xù)墻施工中,雙輪銑槽機穿越地層深度跨度廣,銑削深度變化大,地質(zhì)條件異常復雜,對雙輪銑槽機電液控制系統(tǒng)性能提出了高要求。但目前我國雙輪銑槽機項目仍處于起步階段,雙輪銑槽機高精度、高響應電液控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)相對滯后,而國外壟斷企業(yè)均將雙輪銑槽機的研究成果列為重點保密技術。本文針對地下連續(xù)墻施工對雙輪銑槽機電液控制系統(tǒng)的特殊需求,通過原理設計、理論建模、仿真分析和實驗研究相結(jié)合的方法展開研究,具體內(nèi)容如下:第一章,介紹了地下連續(xù)墻施工工法的發(fā)展概況及雙輪銑槽機的工作原理和國內(nèi)外的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,在闡述了雙輪銑槽機進給系統(tǒng)和銑削系統(tǒng)相關技術研究現(xiàn)狀的基礎上,分析了雙輪銑槽機電液控制系統(tǒng)的特殊性,指出了本課題研究的必要性和創(chuàng)新性,對進給液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理、進給壓力控制策略、銑削系統(tǒng)壓力補償及泵控銑輪調(diào)速控制等幾方面進行了綜述,提出了本課題的主要研究內(nèi)容。第二章,針對地下連續(xù)墻施工對雙輪銑槽機進給系統(tǒng)的特殊性能要求和施工動作需要,提出了一種基于伺服比例閥控液壓馬達的新型進給液壓系統(tǒng)方案,建立了該進給系統(tǒng)的筒化數(shù)學模型,指出由于巖石或土壤復雜的負載特性,進給速度與地質(zhì)條件、銑削轉(zhuǎn)速等存在耦合關系,且其動態(tài)特性復雜,數(shù)學模型未知,因此本文將模糊控制引入到多擾動系統(tǒng)中,提出針對雙輪銑槽機設備設計的自適應模糊積分滑模(AFISMC)控制算法,結(jié)合進給系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型,將其成功應用于進給壓力控制系統(tǒng),在MATLAB/Simulink-AMESim聯(lián)合仿真平臺上驗證了 AFISMC控制算法的性能。第三章,對雙輪銑槽機進給壓力控制系統(tǒng)進行了液壓模擬實驗研究,由于現(xiàn)場實驗需要承擔巨大的經(jīng)濟代價和難以估量的技術安全風險,搭建雙輪銑槽機液壓模擬實驗臺成為開展雙輪銑槽機電液控制技術研究的基礎。采用與雙輪銑實際進給系統(tǒng)1:1的比例,可精確復現(xiàn)實際系統(tǒng),確保相關實驗結(jié)果可以切實有效的反映實際雙輪銑槽機進給系統(tǒng),在所搭建的實驗平臺上對AFISMC進給壓力控制策略進行實驗研究并對實驗結(jié)果進行量化分析,實驗表明AFISMC進給壓力控制器具有良好的動態(tài)性能,可以有效抑制外部擾動。第四章,設計了大深度泥漿環(huán)境下銑輪動力傳動系統(tǒng)的壓力補償裝置,針對雙輪銑槽機銑削系統(tǒng)工作過程中機頭振動嚴重,泥漿壓力波動劇烈,且銑輪減速箱封閉容腔內(nèi)部體積較小的特性,創(chuàng)新性地設計了基于氣體阻尼元件的壓力補償器,詳細闡述了該壓力補償器的工作原理和具體結(jié)構(gòu),并建立了其壓力傳遞的靜、動態(tài)數(shù)學模型,采用線性化方法對其動態(tài)特性進行深入分析和合理簡化,優(yōu)化壓力補償器結(jié)構(gòu)設計參數(shù),通過仿真對比,驗證了氣體阻尼元件對壓力補償器在降低脈動、吸收沖擊、平滑補償壓力方面的有效性,并分析了主要設計參數(shù)對其壓力補償性能的影響。第五章,采用開式變量泵遠程控制銑削液壓馬達調(diào)速,針對雙輪銑槽機銑削系統(tǒng)調(diào)速控制中銑輪受力狀態(tài)復雜、負載特性未知的特點,針對性的設計了 AFISMC控制策略,將自適應控制的參數(shù)自整定特性、滑�？刂频聂敯粜砸约澳：到y(tǒng)不依賴數(shù)學模型的特性結(jié)合起來。通過自適應模糊系統(tǒng)對被控對象中的未知模型進行有效逼近,為消除自適應模糊系統(tǒng)的逼近誤差,采用積分滑模理論通過前饋和反饋機構(gòu)補償模糊系統(tǒng)的逼近誤差。自適應不僅面向模糊控制器本身,而且面向積分滑模控制器的參數(shù)。通過自適應規(guī)律,在線實時調(diào)整模糊系統(tǒng)輸出模糊集合和積分滑�？刂频那袚Q增益,采用共同Lyapunov函數(shù)法證明整個閉環(huán)控制系統(tǒng),包括自適應模糊推理系統(tǒng)、積分滑�？刂破骱捅豢貙ο蟮姆�(wěn)定性。通過仿真分析和實驗對比,驗證了 AFISMC算法控制銑削系統(tǒng)調(diào)速的性能。第六章,設計了基于泵控變量馬達的新型銑削系統(tǒng)液壓方案,解決雙輪銑槽機銑削系統(tǒng)液壓長管道、大控制容腔所造成的液壓動力傳遞響應滯后,影響銑削系統(tǒng)調(diào)速動態(tài)性能的問題。設計了基于干擾觀測器的多輸入多輸出非線性控制策略,協(xié)同控制銑削系統(tǒng)供油壓力與銑削轉(zhuǎn)速,利用干擾觀測器對系統(tǒng)中存在的未知干擾進行估計,并將干擾觀測值用于前饋控制,進一步引入滑�？刂祈椧种聘蓴_觀測誤差,提高系統(tǒng)的魯棒性,采用Lyapunov理論證明了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過仿真分析,驗證了該系統(tǒng)的可行性與優(yōu)越性。第七章,總結(jié)了全文的主要研究工作,闡述了研究結(jié)論與創(chuàng)新點,并為課題的后續(xù)研究提出了建議和展望。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU69;TP273

【參考文獻】

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1 徐云U，

本文編號：1686813