一种硬岩掘进装备的围岩强度在线辨识方法

摘要

本发明公开了一种硬岩掘进装备的围岩强度在线辨识方法，根据掘进装备传感信息，利用现有的围岩切削模型，辨识出掘进面围岩强度大小。本发明解决了通过围岩采样检测岩石强度方法的高成本、实时性差的问题，能够根据掘进机的传感信息实时辨识围岩强度；有效处理实际施工过程中施工人员高度依赖个人经验判定围岩强度情况的问题，能够降低施工人员对于经验的依赖，从而保障施工更加安全、可靠和高效；采用迭代最小二乘法处理信号，降低计算量，提高了辨识精度，有利于实时辨识掘进装备掘进面的围岩强度。

主权项

一种硬岩掘进装备的围岩强度在线辨识方法，所述硬岩掘进装备包括主驱动系统、推进系统、减速箱、小齿轮、大齿圈、刀盘和滚刀；所述主驱动系统包括若干主驱动电机、电机编码器、电机扭矩传感器；所述推进系统包括若干推进液压缸、容腔压力传感器、位移传感器；刀盘与大齿圈用法兰连接，小齿轮与大齿圈相互啮合，小齿轮与减速箱输出轴连接，减速箱输入轴与主驱动电机相连；其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)初始化实时信号采样周期T，初始化围岩强度值；(2)根据硬岩掘进装备传感系统，采集硬岩掘进装备的推进液压缸各腔压力、各主驱动电机扭矩，刀盘旋转速度，推进液压缸伸缩速度；(3)根据步骤2采集到的传感信号，判断硬岩掘进装备的运行状态，如为工作状态，则执行步骤4，否则继续执行步骤2；(4)根据步骤2采集到的传感信号，提取滚刀的平均围岩接触角、滚刀所受平均围岩作用力；(5)对现有的围岩切削模型进行线性回归转换，得到辨识用围岩切削模型；(6)将步骤2获得的有效掘进信号输入辨识用围岩切削模型中，对辨识用围岩切削模型采用最小二乘法，实时辨识围岩单轴抗压强度。