中南大学学报（自然科学版）
中南大學學報（自然科學版）
중남대학학보（자연과학판）
JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY
2013年
7期
2726-2735
,共10页
王林涛%龚国芳%杨华勇%侯典清
王林濤%龔國芳%楊華勇%侯典清
왕림도%공국방%양화용%후전청
盾构掘进机%土压平衡控制%螺旋输送机%密封舱压力%推进速度%前馈-反馈控制
盾構掘進機%土壓平衡控製%螺鏇輸送機%密封艙壓力%推進速度%前饋-反饋控製
순구굴진궤%토압평형공제%라선수송궤%밀봉창압력%추진속도%전궤-반궤공제
shield tunneling machine%earth pressure balance control%screw conveyor%earth pressure in working chamber%thrust speed%feedforward-feedback control
为使盾构土压平衡控制系统既有较高的土压力控制精度又能及时消除推进速度波动对土压力产生的干扰,在现有土压平衡控制系统基础上,提出基于推进速度前馈-密封舱压力反馈的土压平衡控制系统.建立密封舱土压力数学模型,根据模型描述的推进速度、螺旋输送机转速和密封舱土压力之间的关系,通过推进速度前馈环节得到螺旋输送机转速相应的改变量,在推进速度波动对密封舱压力造成干扰之前进行补偿.同时,系统中的土压力反馈环节可以进一步消除其他干扰因素造成的土压力控制误差,提高系统稳态精度.利用在盾构实验台上采集的实验数据进行对比分析计算,验证土压力产生机理模型的有效性.结果表明,在前馈-反馈土压平衡控制系统中推进速度改变后螺旋输送机马达转速的响应时间约为0.5 s,而在反馈系统中约为2.5 s,前馈-反馈系统土压力控制最大相对误差为1.54％,而反馈系统为6.52％,因此证明当推进速度波动时,采用前馈-反馈控制的土压平衡控制系统具有更好的性能.
為使盾構土壓平衡控製繫統既有較高的土壓力控製精度又能及時消除推進速度波動對土壓力產生的榦擾,在現有土壓平衡控製繫統基礎上,提齣基于推進速度前饋-密封艙壓力反饋的土壓平衡控製繫統.建立密封艙土壓力數學模型,根據模型描述的推進速度、螺鏇輸送機轉速和密封艙土壓力之間的關繫,通過推進速度前饋環節得到螺鏇輸送機轉速相應的改變量,在推進速度波動對密封艙壓力造成榦擾之前進行補償.同時,繫統中的土壓力反饋環節可以進一步消除其他榦擾因素造成的土壓力控製誤差,提高繫統穩態精度.利用在盾構實驗檯上採集的實驗數據進行對比分析計算,驗證土壓力產生機理模型的有效性.結果錶明,在前饋-反饋土壓平衡控製繫統中推進速度改變後螺鏇輸送機馬達轉速的響應時間約為0.5 s,而在反饋繫統中約為2.5 s,前饋-反饋繫統土壓力控製最大相對誤差為1.54％,而反饋繫統為6.52％,因此證明噹推進速度波動時,採用前饋-反饋控製的土壓平衡控製繫統具有更好的性能.
위사순구토압평형공제계통기유교고적토압력공제정도우능급시소제추진속도파동대토압력산생적간우,재현유토압평형공제계통기출상,제출기우추진속도전궤-밀봉창압력반궤적토압평형공제계통.건립밀봉창토압력수학모형,근거모형묘술적추진속도、라선수송궤전속화밀봉창토압력지간적관계,통과추진속도전궤배절득도라선수송궤전속상응적개변량,재추진속도파동대밀봉창압력조성간우지전진행보상.동시,계통중적토압력반궤배절가이진일보소제기타간우인소조성적토압력공제오차,제고계통은태정도.이용재순구실험태상채집적실험수거진행대비분석계산,험증토압력산생궤리모형적유효성.결과표명,재전궤-반궤토압평형공제계통중추진속도개변후라선수송궤마체전속적향응시간약위0.5 s,이재반궤계통중약위2.5 s,전궤-반궤계통토압력공제최대상대오차위1.54％,이반궤계통위6.52％,인차증명당추진속도파동시,채용전궤-반궤공제적토압평형공제계통구유경호적성능.
