[发明专利]一种掘进机刀盘自动定位方法

说明书

本发明提供了一种掘进机刀盘自动定位方法，通过将掘进状态参数输入预测模型，实现对刀盘在最低转速切断驱动力后自由停车到速度为零所运动的停车角度进行预测，预测模型综合了神经网络和支持向量机模型两者训练学习的优势，取两者模型输出结果的平均值作为预测结果，预测准确性高；另外通过运动学算法计算获取刀盘减速起始角度和刀盘起始制动角度，配合掘进机主控系统通过程序控制刀盘运行：刀盘转动角度等于减速起始角度时，以a加速度减速运行至最低转速；刀盘转速等于起始制动角度时，刀盘断电停止运行，使得刀盘停至预设的刀盘目标停机角度位置，实现刀盘停机位置的定位；且有利于掘进机换刀机器人与清洗机器人等自动化设备的部署。

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，具体涉及一种掘进机刀盘自动定位方法。

背景技术

掘进机是盾构施工领域中的主要工程机械，利用掘进机刀盘及刀具进行掘进破岩；随工业机器人技术发展，采用换刀机器人进行掘进机刀盘换刀成为目前发展趋势；同时由于掘进机土仓内机器人作业空间狭小，换刀机器人需要求掘进机刀盘停至合适位置进行换刀，但现有的掘进机一般缺少对刀盘停机的定位，无法准确监测掘进机刀盘的停机位置，难以满足换刀机器人需刀盘高精度定位停机的要求。因此业内急需一种掘进机刀盘自动定位方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种掘进机刀盘自动定位方法，以解决背景技术中掘进机刀盘无法停机定位的问题。

本发明提供的一种掘进机刀盘自动定位方法，用于掘进机，所述掘进机包括掘进机主控系统，掘进机主控系统用于获取、存储掘进状态参数以及控制掘进机的运行，具体包括以下步骤：

S1、掘进状态参数数据的获取，通过掘进机主控系统采集掘进机的施工数据，对施工数据进行筛选，筛选出掘进状态参数数据，掘进状态参数包括刀盘的开挖直径D、发送刀盘停止命令时的刀盘转速N、刀盘扭矩T、刀盘贯入度P和总推进力F；将获取的掘进状态参数数据表示成掘进状态参数矩阵X，X=(X1，X2，X3，X4，X5)^E=(D，N，T，P，F)^E；E为矩阵转置符号；

S2、将获取的掘进状态参数矩阵输入预测模型，得到停车运行角度参数Y=θ_BrkLen；

S3、根据以下公式计算刀盘减速起始角度和刀盘起始制动角度；

角加速度为：a= （V_Max-V_Min）/t；

刀盘从当前转速V_C降到最低转速V_Min时的减速运行角度：θ_DecLen=（V_C²-V_Min²）/2a；

刀盘减速起始角度：θ_D=θ_T-θ_DecLen-θ_BrkLen；

刀盘起始制动角度：θ_Brk=θ_T-θ_BrkLen；

公式中，转速V单位为度每秒，角加速度单位为度每二次方秒；刀盘以a加速度进行减速；V_C为刀盘当前转速，由掘进机主控系统实时采集获取；V_Max为刀盘最大转速；V_Min为刀盘最低转速，t为刀盘从最高转速降到最低转速所需时间，θ_DecLen为刀盘减速运行角度，θ_BrkLen为刀盘停车运行角度；θ_T为预设的刀盘目标停车角度，θ_D为刀盘减速起始角度，θ_Brk为刀盘起始制动角度；