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盾构推进液压系统同步协调控制仿真分析
胡国良
摘要: 设计了一种基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统。采用AMESIM和MATLAB仿真软件对推进液压系统同步协调控制进行了仿真比较分析。仿真结果表明采用主从式同步控制策略能够达到很好的同步效果, 同步精度达到±1mm,为实际盾构同步推进提供了参考依据
关键词: 盾构；推进液压系统；同步控制；仿真。
盾构是一种集机械、电器、液压、测量和控制等多学科技术于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点, 与传
2、统的钻爆法隧道施工相比更具有明显的优势, 尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时, 只能依赖盾构。推进系统是盾构的关键系统之一, 主要承担着整个盾构的顶进任务, 要求完成盾构的转弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同步运动等。推进系统的控制目标是在克服盾构推进过程中遇到的推进阻力的前提下, 根据掘进过程中所处的不同施工地层土质及其土压力的变化, 能够对推进速度及推进压力进行无级协调调节, 使得盾构在掘进过程中尽可能达到同步推进, 避免不必要的超挖和欠挖。为
了达到控制要求, 推进液压系统要求能够在非线性变负载工况下实现压力和流量的实时控制, 并要求具有高的可靠性。基于此, 本文对推进液压
3、系统的同步协调控制作了相关仿真分析研究。
1 推进液压系统集成设计
盾构推进液压系统比较复杂, 属于变负载、大功率、小流量的应用场合。本系统在主油路上采用变量泵实现负载敏感控制; 对于6个执行元件液压缸, 将其分为6组, 进行分组控制, 以完成全推进、单个前进或后退、双个前进或后退等动作。各个分组的控制模块都相同, 均由比例溢流阀、比例调速阀、电磁换向阀、辅助阀及相关检测元件等组成。图1为推进液压系统单个分组的工作原理图。盾构推进时,二位二通电磁换向阀1 断电, 系统压力油经比例调速阀2 流出, 此时三位四通电磁换向阀9切换到工作状态B位置, 液压缸6 的活塞杆向前运动。推进过程中, 液压缸6 中的内置式位移传感器7 实
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