[发明专利]盾构推进系统压力闭环控制方法及系统在审

专利信息
申请号: 202210287400.X 申请日: 2022-03-22
公开(公告)号: CN115012961A 公开(公告)日: 2022-09-06
发明(设计)人: 朱叶艇;秦元;李若涵;孙骏;龚卫;朱雁飞;张闵庆;翟一欣;章博雅;蔡丹丹;谭春懿;桂诗玉 申请(专利权)人: 上海隧道工程有限公司;上海城建隧道装备有限公司
主分类号: E21D9/06 分类号: E21D9/06;E21D9/093
代理公司: 上海唯源专利代理有限公司 31229 代理人: 宋小光
地址: 200232 上海*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 盾构 推进 系统 压力 闭环控制 方法
【说明书】:

发明涉及一种盾构推进系统压力闭环控制方法及系统,该方法包括:获取推进系统的总顶推力、水平合力矩以及垂直合力矩;建立全局坐标系,并计算总顶推力力矩点的力矩夹角;利用力矩夹角除以两千斤顶的圆心角得到对应的千斤顶;在全局坐标系中建立局部坐标系,让局部坐标系的y轴负半轴穿过所得到的对应的千斤顶的中心,将x轴对应y轴正方向的一侧定义为减压区,将x轴对应y轴负方向的一侧定义为增压区;利用垂直合力矩计算得出对应增压区和减压区的顶力增量;利用顶力增量与总顶推力计算得出对应的千斤顶的目标顶力。本发明根据水平合力矩和垂直合力矩实时调整推进系统的增压区及减压区,从而实现推进系统压力的精准控制。

技术领域

本发明涉及盾构施工工程领域,特指一种盾构推进系统压力闭环控制方法及系统。

背景技术

盾构机设计制造技术发展至今,盾构机推进系统都是根据盾构机断面尺寸、总油缸数量、分区对称原则等因素进行分区划分,主要为4分区和 6分区。实际盾构施工是建立在类比法的基础上以静止土压力为主大致估算盾构推进参数,盾构司机通过旋钮或者目标压力输入的方式反复去改变每个推进分区比例减压阀的开度进行姿态控制,使之呈现出近似的运动趋势。因此,这种盾构姿态的控制方法是基于趋势性为原则的,控制手段较为粗糙。随着新一代智能盾构的发展和盾构高效施工技术的不断涌现,对盾构高质量施工的要求也不断提升,过去传统的盾构驾驶方法无法满足现实要求,故亟需提供一种新的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种盾构推进系统压力闭环控制方法及系统,解决的传统控制手段较为粗糙,精度较低的问题。

实现上述目的的技术方案是:

本发明提供了一种盾构推进系统压力闭环控制方法,包括如下步骤:

获取推进系统的总顶推力、水平合力矩以及垂直合力矩;

根据获取的水平合力矩和垂直合力矩建立全局坐标系,并在全局坐标系下计算总顶推力力矩点与原点的连线逆时针旋转至全局坐标系的Y轴正半轴的夹角作为力矩夹角;

利用所述力矩夹角除以两千斤顶的圆心角得到对应的千斤顶;

在全局坐标系中建立局部坐标系,让局部坐标系的y轴负半轴穿过所得到的对应的千斤顶的中心,将x轴对应y轴正方向的一侧定义为减压区,将x轴对应y轴负方向的一侧定义为增压区;

利用所述垂直合力矩计算得出对应增压区和减压区的顶力增量;

利用顶力增量与所述总顶推力计算得出对应的千斤顶的目标顶力。

本发明的推挤系统压力闭环控制方法根据水平合力矩和垂直合力矩实时调整推进系统的增压区及减压区,从而实现推进系统压力的精准控制,相对于传统控制手段能够提高控制精度。

本发明盾构推进系统压力闭环控制方法的进一步改进在于,计算目标顶力的步骤包括:

将所述总顶推力根据千斤顶的总数量进行平均分配得到各个千斤顶的初始力值;

根据如下公式计算千斤顶的顶力增量:

式中,ΔFi为千斤顶的顶力增量,ntotal为千斤顶的总数量,R0为盾构推进系统的计算半径,αi为从Y轴正半轴顺时针旋转至千斤顶的坐标原点连线的角度;Mv为垂直合力矩,其中增压区的顶力增量为正值,减压区的顶力增量为负值;

利用各千斤顶的初始力值与顶力增量求和得到对应的目标顶力。

本发明盾构推进系统压力闭环控制方法的进一步改进在于,还包括:根据千斤顶对应的目标顶力计算对应的目标压力。

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