管片拼装机周向回转系统起步冲击抑制方法研究

摘要

管片拼装机自身刚度以及转动惯量都很大，同时拼装过程是单侧受载，导致其在回转起步阶段存在冲击抖动现象，严重影响着管片的控制精度，进而制约了隧道衬砌质量和盾构机施工效率。本文针对这一问题，采用结构参数抑制及控制算法补偿相结合的方法，对如何抑制管片拼装机回转起步冲击现象进行了研究，主要工作如下：
　　（1）利用AMESim仿真软件对管片拼装机周向回转液压系统进行了建模；根据实际液压元件结构参数及系统参数，对模型仿真参数进行了设置；为保证模型参数准确，对于关键阀件——平衡阀，基于其槽口数学方程推导了平衡阀各槽口的过流面积与阀口开度的数学表达式。
　　（2）基于数学仿真模型，对管片拼装机回转起步工作特性进行了仿真分析，探索了影响其起步工作特性的敏感结构参数；采用多因素正交试验法，分析出了各敏感结构参数对周向回转系统起步工作特性的影响程度，并优化出了最佳参数组合。
　　（3）利用模糊控制理论设计了管片拼装机周向回转系统模糊控制器，借助联合仿真技术，搭建了管片拼装机周向回转系统AMESim-Simulink联合仿真模型，模拟系统起步工况，仿真分析了模糊控制器对周向回转系统起步工作特性的补偿作用。
　　（4）完成了管片拼装机实车试验，试验结果表明，所设计的AMESim仿真模型及AMESim-Simulink联合仿真模型真实可靠；所提出的基于结构参数优化及控制算法补偿相结合的方法对周向回转系统起步冲击现象有很好的抑制效果。

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第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2管片拼装机简介及其发展趋势

1.3管片拼装机国内外研究现状

1.4本文主要研究内容

1.5本章小结

第2章管片拼装机周向回转液压系统仿真建模与模型验证

2.1管片拼装机工作原理概述

2.2管片拼装机周向回转液压系统原理分析

2.3周向回转液压系统AMESim仿真建模

2.4仿真模型参数设置

2.5仿真模型实车验证

2.6本章小结

第3章周向回转液压系统仿真分析及其结构参数优化

3.1周向回转液压系统仿真分析

3.2影响周向回转系统起步工作特性的敏感结构参数分析

3.3基于多因素正交试验法的敏感结构参数优化

3.4本章小结

第4章基于联合仿真的周向回转系统起步冲击控制补偿研究

4.1管片拼装机周向回转控制系统

4.2模糊控制技术概述

4.3周向回转系统模糊控制器设计

4.4周向回转系统联合仿真分析

4.5本章小结

第5章管片拼装机实车试验

5.1试验方案及设备

5.2试验结果分析

5.3本章小结

第6章总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果