盾构管片拼装机动力学分析与控制研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文盾构管片拼装机动力学分析与控制研究作者姓名：胡川红指导教师：于天彪教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：专业学位学科专业名称：机械工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月28日学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：硐卫琼评阅人：．5f、1彳至衰殉东北大学2014年7月万方数据AThesisinMechanicalEngineeringTheKineticAnalysisandControlResearchofShieldSegmentErectorByHuChuanhongSupervisor：

2、ProfessorYuTianbiaoNortheasternUniversityJuly2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢．]艺思。学位论文作者签名：铂I＼降可日期：加f坼6，Z7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允

3、许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：钢IIf丢7签字日期：20f(f，6·2c7签字日期：力／乒、6i嘏}‘万方数据盾构管片拼装机动力学分析与控制研究摘要伴随着我国城市化步伐的加快和基础设施建设规模的不断扩大，对地下空间的开发力度不断增大，对盾构机的需求也是日益增长。盾构机是一种集机电液、光学和自动控制于一体的高度智能化的大型工程机械设备，而管片拼装机是其中一个很重要的组成部分。管片拼装机的性能直接影响到整个盾构机的好坏和施工进度，

4、所以研究管片拼装机对开发良好性能的盾构机有着十分重要的意义。本课题以沈阳北方重工集团全断面掘进机国家重点实验室的西3．2米多功能全断面掘进试验机为平台，对改进后的管片拼装机模型进行运动学和动力学仿真分析、驱动关节的轨迹规划、以及控制器研究分析，以此来验证改进后模型的可靠性，为搭建基于视觉伺服反馈的智能化全自动管片拼装控制系统提供的数学模型和动力学理论基础。本文主要从如下几方面进行研究：首先简要的介绍本课题研究的管片拼装机，简化其结构，建立运动学分析模型，运用串并连机器人运动学知识求出管片拼装机运动学正解和逆解的解析表达式。在Adams中对管片拼装机模型进行运动学仿真分析。其

5、次，接着对管片拼装机机构进行动力学分析。运用牛顿一欧拉递推方程，建立管片拼装机串联机构的动力学模型，运用基于影响系数法的拉格朗日方程建立管片拼装机微调机构的动力学模型，并在Adams对管片拼装机模型进行动力学仿真。最后，对管片拼装机驱动关节的运动轨迹进行了研究，并用Matlab对其仿真分析。设计了基于管片拼装机逆动力学模型的计算力矩控制器，搭建起Adams和Matlab控制联合仿真平台，并进行控制仿真分析。关键词：管片拼装机；运动学模型；动力学模型；Adams仿真；控制研究。．III．．万方数据U、w，、IJ“·‘J‘_’ru7、-TheKineticAnalysisand

6、ControlResearchofShieldSegmentErectorAbstractAlongwiththescaleofChina’Sinfrastructureconstructionpaceofurbanizationspeedingupandexpanding，theundergroundspacedevelopmentisincreasing，SOthedemandingofTBMisalsogrowing．TBMisasetofelectro-hydraulic，opticalandautomaticcontrolinoneofthehighlyintel

7、ligentlarge-scaleengineeringmachineryandequipment，whilethesegmenterectorisoneofveryimportantcomponent．SegmenterectorperformancedirectlyaffectstheentireTBMisgoodorbad，SOthesegmenterectorresearchonthedevelopmentagoodperformanceTBMisveryimportant．Thisarticletakin