發(fā)布時(shí)間：2018-03-30 17:02

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

【摘要】：地下連續(xù)墻技術(shù)以其優(yōu)越的性能成為城市建設(shè)開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要領(lǐng)域,是一種使用價(jià)值很高的施工技術(shù)。雙輪銑槽機(jī)是目前針對(duì)地下連續(xù)墻工法最先進(jìn)的施工設(shè)備,為適應(yīng)于堅(jiān)硬地層、在巖石中構(gòu)筑大深度地下連續(xù)墻的需要而開(kāi)發(fā)的一種成槽設(shè)備。在地下連續(xù)墻施工中,雙輪銑槽機(jī)穿越地層深度跨度廣,銑削深度變化大,地質(zhì)條件異常復(fù)雜,對(duì)雙輪銑槽機(jī)電液控制系統(tǒng)性能提出了高要求。但目前我國(guó)雙輪銑槽機(jī)項(xiàng)目仍處于起步階段,雙輪銑槽機(jī)高精度、高響應(yīng)電液控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)相對(duì)滯后,而國(guó)外壟斷企業(yè)均將雙輪銑槽機(jī)的研究成果列為重點(diǎn)保密技術(shù)。本文針對(duì)地下連續(xù)墻施工對(duì)雙輪銑槽機(jī)電液控制系統(tǒng)的特殊需求,通過(guò)原理設(shè)計(jì)、理論建模、仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法展開(kāi)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(jī)的工作原理和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,在闡述了雙輪銑槽機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)和銑削系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析了雙輪銑槽機(jī)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(duì)進(jìn)給液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理、進(jìn)給壓力控制策略、銑削系統(tǒng)壓力補(bǔ)償及泵控銑輪調(diào)速控制等幾方面進(jìn)行了綜述,提出了本課題的主要研究?jī)?nèi)容。第二章,針對(duì)地下連續(xù)墻施工對(duì)雙輪銑槽機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的特殊性能要求和施工動(dòng)作需要,提出了一種基于伺服比例閥控液壓馬達(dá)的新型進(jìn)給液壓系統(tǒng)方案,建立了該進(jìn)給系統(tǒng)的筒化數(shù)學(xué)模型,指出由于巖石或土壤復(fù)雜的負(fù)載特性,進(jìn)給速度與地質(zhì)條件、銑削轉(zhuǎn)速等存在耦合關(guān)系,且其動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜,數(shù)學(xué)模型未知,因此本文將模糊控制引入到多擾動(dòng)系統(tǒng)中,提出針對(duì)雙輪銑槽機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)的自適應(yīng)模糊積分滑模(AFISMC)控制算法,結(jié)合進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,將其成功應(yīng)用于進(jìn)給壓力控制系統(tǒng),在MATLAB/Simulink-AMESim聯(lián)合仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了 AFISMC控制算法的性能。第三章,對(duì)雙輪銑槽機(jī)進(jìn)給壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了液壓模擬實(shí)驗(yàn)研究,由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)需要承擔(dān)巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和難以估量的技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn),搭建雙輪銑槽機(jī)液壓模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)成為開(kāi)展雙輪銑槽機(jī)電液控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)。采用與雙輪銑實(shí)際進(jìn)給系統(tǒng)1:1的比例,可精確復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng),確保相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以切實(shí)有效的反映實(shí)際雙輪銑槽機(jī)進(jìn)給系統(tǒng),在所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)AFISMC進(jìn)給壓力控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行量化分析,實(shí)驗(yàn)表明AFISMC進(jìn)給壓力控制器具有良好的動(dòng)態(tài)性能,可以有效抑制外部擾動(dòng)。第四章,設(shè)計(jì)了大深度泥漿環(huán)境下銑輪動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力補(bǔ)償裝置,針對(duì)雙輪銑槽機(jī)銑削系統(tǒng)工作過(guò)程中機(jī)頭振動(dòng)嚴(yán)重,泥漿壓力波動(dòng)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(shè)計(jì)了基于氣體阻尼元件的壓力補(bǔ)償器,詳細(xì)闡述了該壓力補(bǔ)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(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,采用線性化方法對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入分析和合理簡(jiǎn)化,優(yōu)化壓力補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),通過(guò)仿真對(duì)比,驗(yàn)證了氣體阻尼元件對(duì)壓力補(bǔ)償器在降低脈動(dòng)、吸收沖擊、平滑補(bǔ)償壓力方面的有效性,并分析了主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其壓力補(bǔ)償性能的影響。第五章,采用開(kāi)式變量泵遠(yuǎn)程控制銑削液壓馬達(dá)調(diào)速,針對(duì)雙輪銑槽機(jī)銑削系統(tǒng)調(diào)速控制中銑輪受力狀態(tài)復(fù)雜、負(fù)載特性未知的特點(diǎn),針對(duì)性的設(shè)計(jì)了 AFISMC控制策略,將自適應(yīng)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(xué)模型的特性結(jié)合起來(lái)。通過(guò)自適應(yīng)模糊系統(tǒng)對(duì)被控對(duì)象中的未知模型進(jìn)行有效逼近,為消除自適應(yīng)模糊系統(tǒng)的逼近誤差,采用積分滑模理論通過(guò)前饋和反饋機(jī)構(gòu)補(bǔ)償模糊系統(tǒng)的逼近誤差。自適應(yīng)不僅面向模糊控制器本身,而且面向積分滑�？刂破鞯膮�(shù)。通過(guò)自適應(yīng)規(guī)律,在線實(shí)時(shí)調(diào)整模糊系統(tǒng)輸出模糊集合和積分滑模控制的切換增益,采用共同Lyapunov函數(shù)法證明整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),包括自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)、積分滑�？刂破骱捅豢貙�(duì)象的穩(wěn)定性。通過(guò)仿真分析和實(shí)驗(yàn)對(duì)比,驗(yàn)證了 AFISMC算法控制銑削系統(tǒng)調(diào)速的性能。第六章,設(shè)計(jì)了基于泵控變量馬達(dá)的新型銑削系統(tǒng)液壓方案,解決雙輪銑槽機(jī)銑削系統(tǒng)液壓長(zhǎng)管道、大控制容腔所造成的液壓動(dòng)力傳遞響應(yīng)滯后,影響銑削系統(tǒng)調(diào)速動(dòng)態(tài)性能的問(wèn)題。設(shè)計(jì)了基于干擾觀測(cè)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(cè)器對(duì)系統(tǒng)中存在的未知干擾進(jìn)行估計(jì),并將干擾觀測(cè)值用于前饋控制,進(jìn)一步引入滑模控制項(xiàng)抑制干擾觀測(cè)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(guò)仿真分析,驗(yàn)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(diǎn),并為課題的后續(xù)研究提出了建議和展望。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU69;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐云U，

本文編號(hào)：1686813