盾构机自动控制技术现状与展望(论)

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1、万方数据第46卷第20期2010年10月机械工程学报JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGVbl．46Oct．No．202Ol0DoI：10．3901／JME．2010．20．152盾构机自动控制技术现状与展望木刘宣宇1，2邵诚1(1．大连理工大学先进控制技术研究所大连116024；2．辽宁石油化工大学计算机与通信工程学院抚顺113001)摘要：盾构机是用于开挖隧道等地下施工的专用工程机械。由于地质条件、工况的不确定性以及掘进装备的高度复杂性，导致其施工安全问题仍然是世界性的重大技术难题。为了防止地表塌陷等灾难性事故发生，实现盾构

2、机安全、高效掘进施工，施工过程的全自动化、智能化是盾构技术发展的必然趋势。简要介绍国内外盾构机的发展状况，重点论述盾构掘进系统及位姿自动控制技术的研究进展与现状，结合工程实际以及未来的发展趋势，分析在掘进系统的控制模型与控制策略、运动轨迹的动态规划与位姿控制、控制系统的集成与优化等方面存在的问题，并提出改进意见，尤其对掘进系统的刀盘、推进、排渣等多子系统的控制问题，提出协调控制策略。关键词：盾构机土压平衡掘进系统位姿协调控制中图分类号：TD421．5TPl3PresentStatusandProspectofShieldMachineAutomatic

3、ControlTechnologyLIUXuanyul·2SHAOChen91(1．InstituteofAdvancedControlTechnology,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024；2．SchoolofComputerandCommunicationEngineering，LiaoningShihuaUniversity,Fushun13001)Abstract：Shieldmachineisakindofspecialengineeringequipmentwhichisusedforund

4、ergroundconstructionsuch鹊tunnelexcavation．Becauseoftheuncertaintiesofgeologicalandworkingconditionsandthehighcomplexityofthetunnelingequipment，theconstructionsecurityproblemisstillaninternationalmajortechnicalchallenge．Topreventthedisastrousaccidentsuch鹊groundcollapse，andmakeshi

5、eldtunnelingsecureandhighlyefficient，fullyautomatedandintellectualizedconstructionprocessistheinevitabletrendofshieldtechnologydevelopment．Theshielddevelopmentstatusisbrieflyintroduced,andthenthemsearchprogressandcurrentstatusoftheautomaticcontroltechnologyfortunnelingsystemaswe

6、ll船shieldposturesarediscussedindetail．Combiningwithprojectpracticeandfuturedevelopmenttrend，theproblemsconcerningcontrolmodelandcontrolstrategy,dyllaImicprogrammingofmotiontrajectoryandposturecontrol，integrationandoptimizationofcontrolsystemareanalyzed,andimprovementsuggestionsa

7、regiven．Especially,forthemultiplesubsystemscontrolwithrespecttocutterheadsystem，thrustsystemandserewconveyorsystem，acooperativecontrolstrategyisproposed．Keywords：ShieldmachineEarthpressurebalanceTunnelingsystemPostureCooperativecontrol0前言盾构机是一种在地下工程施工中开挖软弱地质的专用工程机械，主要由盾体、刀盘驱动系统、

8、·国家重点基础研究发展计划资助项(973计划，2007CB714006)。20100308收到