[发明专利]一种地下掘进装备的控制方法

说明书

本发明公开了一种地下掘进装备的控制方法，具体包括以下步骤：设置绕着刀头的预设掘进轴线按圆周运动间隔进行布置行走的液压缸；根据预设掘进轴线，获取各个液压缸的位移量对应的矩阵：然后根据滚动优化和反馈校正原理，获得地下掘进装备中液压缸的预测控制律模型公式，根据已知量最终获得控制量；然后将该控制量施加到地下掘进装备的各个液压缸的控制输入端中，并按照上述方法循环获得下一个地下掘进装备的控制量，让地下掘进装备沿着预设掘进轴线轨迹实时行走，直至该地下掘进装备到达预挖掘的终端为止。本发明获取各个液压缸的伸出量，并施加到每一个液压缸上，最终使得液压缸的伸出量符合预设值即时刻按照预设轴线行走，提高检测精度。

技术领域

本发明涉及一种掘进装备行走控制的技术领域，特别是一种地下掘进装备的控制方法。

背景技术

大型掘进装备，是一种用于隧道掘进的工程机械。大型掘进装备集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多种技术。大型掘进装备已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

在地下作业的过程中，大型掘进装备的运动轨迹将基本形成地下隧道的实际轴线，要求实际轴线尽量接近或吻合隧道设计轴线(DTA)，以保证隧道工程的质量。因此，大型掘进装备的路径走向的准确度将直接影响到整个隧道工程的质量以及隧道最后的贯通性，因此必须严格按照隧道预设掘进轴线准确控制大型掘进装备的实时状态，因此为了解决这一问题，本申请人已经申请了专利号为201611044469.0，专利名称为大型掘进装备的姿态纠偏系统及方法，该方法中明确讲到将驱动刀盘向前掘进的液压缸绕着刀头的预设掘进轴线按上下左右位置进行分区均布设置，从说明书附图2中明确表明将其分别为4个区域，且同一个区域内对应的液压缸的驱动力大小是相同的，从而实现对刀头的驱动作用，以此来调节刀头的掘进走向，但是这样设置存在以下缺点：由于在平面上的各个液压缸的伸出不一致，且受力不均衡，导致在操作时有的液压缸伸出多，受力大，有的液压缸伸出少，受力小，甚至没有足够伸出到位，最终对刀盘不起作用，即受力为零，导致刀盘各个受力点没有按照预期设定值受力，最终导致在刀盘掘进时，不能更加精准的按照道预设掘进轴线线行走，导致最终的掘进路线存在偏差，因此如何解决上述问题尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种使得液压缸的伸出量符合预设值即时刻按照预设轴线行走，提高检测精度，严格按照预设掘进轴线线行走，降低偏差的一种地下掘进装备的控制方法。

1、为了实现上述目的，本发明所设计的一种地下掘进装备的控制方法，具体包括以下步骤：

(一)设置绕着刀头的预设掘进轴线按圆周运动间隔进行布置行走的液压缸；

(二)根据预设掘进轴线，获取各个液压缸的位移量对应的矩阵：

y(k)＝[y₁ y₂ ··· y_b]^T (1-1)

(三)然后根据滚动优化和反馈校正原理，获得地下掘进装备中液压缸的预测控制律模型公式为：

Δu(k)＝P(Z^-1)y_r(k+N)-α(Z^-1)y(k)-β(Z^-1)Δu(k-1) (1-2)

上述公式中：

且由于多项式α(Z^-1)和β(Z^-1)的阶次分别是n_a和n_b-1，即获得

u(k)＝u(k-1)+Δu(k) (1-3)