[发明专利]大型掘进装备的姿态纠偏系统及方法

摘要

本发明公开了一种大型掘进装备的姿态纠偏系统，包括至少四组的用以驱动大型掘进装备的刀头向前掘进，且绕着刀头的预设掘进轴线按上下左右位置进行分区均布的液压单元；一个对大型掘进装备的位置和姿态进行实时监测，并判断大型掘进装备的刀头实时位置相对于预设掘进轴线的相对偏差，进而计算出当前上下分区液压单元压力差Δp_z以及左右分区液压单元压力差Δp_y的自动测量单元；以及，一个通过实时分析地质数据进而计算得到液压单元的当前预置压力值p₀的地质探测单元；同时，本发明中还提供了一种姿态纠偏方法。其解决了“大型掘进装备机掘进过程中的姿态及运行轨迹自行纠偏”的技术问题，具备姿态纠偏控制稳定、姿态纠偏调整精度高等优点。

主权项

1.一种大型掘进装备的姿态纠偏系统，其特征是包括：至少四组的用以驱动大型掘进装备的刀头向前掘进，且绕着刀头的预设掘进轴线按上下左右位置进行分区均布的液压单元；一个对大型掘进装备的位置和姿态进行实时监测，并判断大型掘进装备的刀头实时位置相对于预设掘进轴线的相对偏差，进而计算出当前上下分区液压单元压力差Δpz以及左右分区液压单元压力差Δpy的自动测量单元（1）；以及，一个通过实时分析地质数据进而计算得到液压单元的当前预置压力值p0的地质探测单元（2）；其中，上述自动测量单元（1）计算出刀头实时位置相对于预设掘进轴线的垂直偏差ez、垂直偏差变化率èz、水平偏差ey、水平偏差变化率èy、垂直俯仰角偏差eθz、垂直俯仰角偏差变化率èθz、水平方位角偏差eθy和水平方位角偏差变化率èθy，自动测量单元（1）根据垂直偏差ez、垂直偏差变化率èz、垂直俯仰角偏差eθz以及垂直俯仰角偏差变化率èθz通过模糊控制算法得到上下分区液压单元压力差Δpz，同步的通过水平偏差ey、水平偏差变化率èy、水平方位角偏差eθy以及水平方位角偏差变化率èθy得到左右分区液压单元压力差Δpy；每组上述液压单元均由向整个液压单元提供液体压力的液压泵、将液压泵的液体压力能转换为机械能的液压缸，调节液压泵的液体压力的比例调节阀、实时监测液压缸的缸内液体压力值的压力传感器，控制比例调节阀的PID控制器以及减法器；其中，上分区液压单元（3）中的减法器接收地质探测单元（2）传输的预置压力值p0、自动测量单元（1）传输的上下分区液压单元压力差Δpz以及压力传感器传输的缸内液体压力值P内，计算p0+Δpz与P内的差值P差，其对应PID控制器根据前述差值P差进而控制比例调节阀；左分区液压单元（5）中的减法器接收地质探测单元（2）传输的预置压力值p0、自动测量单元（1）传输的左右分区液压单元压力差Δpy以及压力传感器传输的缸内液体压力值P内，计算p0+Δpy与P内的差值P差，对应PID控制器根据前述差值P差进而控制比例调节阀；下分区液压单元（4）中的减法器接收地质探测单元（2）传输的预置压力值p0与压力传感器传输的缸内液体压力值P内，计算p0与P内的差值P差，对应PID控制器根据前述差值P差进而控制比例调节阀；右分区液压单元（6）中的减法器接收地质探测单元（2）传输的预置压力值p0与压力传感器传输的缸内液体压力值P内，计算p0与P内的差值P差，对应PID控制器根据前述差值P差进而控制比例调节阀。