利用虚拟轨迹对地下掘进机掘进方向进行自动控制的方法

摘要

本发明公开了一种利用虚拟轨迹对地下掘进机掘进方向进行自动控制的方法，其建立的控制目标是由纠偏控制器根据当前掘进机位置和状态与设计轴线间的误差以及工况条件而给出的虚拟轨迹，该纠偏控制器由虚拟轨迹和掘进机轴线误差导出方向误差和方向误差变化量值，并以此作为输入，经模糊控制处理得到并输出纠偏信号。该方法可使掘进机方向的控制效果达到地下隧道纠偏线型具有渐近性、纠偏过程具有缓慢性的要求，从而保证隧道工程施工质量，减小施工轴线偏差。本发明适用于对具有切口压力平衡功能的地下掘进机在各种工况下的掘进方向进行自动控制。

主权项

1、一种利用虚拟轨迹对地下掘进机掘进方向进行自动控制的方法，首先由姿态检测系统测出当前掘进机及其纠偏执行机构的位置和状态参数，然后纠偏控制器根据所输入的上述位置和状态参数以及设定的控制目标运算并输出纠偏信号，最后执行机构接收和执行该纠偏信号而实现掘进机掘进方向向设计轴线的逼近，所述控制目标是由纠偏控制器根据当前掘进机位置和状态与设计轴线间的误差以及工况条件而给出的虚拟轨迹，其特征在于：所述纠偏控制器由虚拟轨迹和掘进机轴线误差导出方向误差和方向误差变化量值，并以此作为输入，经模糊控制处理得到并输出纠偏信号，所述虚拟轨迹由纠偏控制器经由下列步骤而得到：(1)接收姿态检测系统测量后输入的当前掘进机的位置和状态参数，并且根据该参数计算出掘进机轴线相对于设计轴线的误差e；(2)根据掘进机设备状况确定纠偏灵敏度系数k1，根据管片或管节状况确定拼装变化梯度系数k2，根据土质环境确定土质系数k3，设定工程质量标准的轴线允差值a，并且由下列计算式得出工况条件常数k：k＝k1k2k3；(3)由下列计算式得出虚拟轨迹值S：S＝a(1+k)|e|-k(|e|