[发明专利]一种基于驱动轴扭矩估计的盾构机刀盘驱动系统的控制方法有效
| 申请号： | 201711277987.1 | 申请日： | 2017-12-06 |
| 公开（公告）号： | CN108166985B | 公开（公告）日： | 2019-06-11 |
| 发明（设计）人： | 张正;刘之涛;苏宏业;邵诚俊 | 申请（专利权）人： | 浙江大学 |
| 主分类号： | E21D9/08 | 分类号： | E21D9/08;E21D9/093 |
| 代理公司： | 杭州求是专利事务所有限公司 33200 | 代理人： | 邱启旺 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种基于驱动轴扭矩估计的盾构机刀盘驱动系统的控制方法，首先建立包含齿隙非线性的刀盘驱动系统数学模型；接着对刀盘驱动系统数学模型进行线性化和简化获得状态空间模型；然后通过把转动角加速度引入到状态变量中，建立刀盘驱动系统增广模型；并根据刀盘驱动系统的动力学方程，设计驱动轴扭矩的估计算法；最后以刀盘转速跟踪误差和驱动轴扭矩分配不均匀程度为性能指标，设计模型预测控制器，实现刀盘驱动系统的控制；并设计了状态观测器以实现对转动角加速度的估计。本发明通过对驱动轴扭矩的估计，并结合模型预测控制器，同时实现了刀盘转速控制与驱动轴扭矩均衡控制，并使系统具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。 | ||
| 搜索关键词： | 驱动轴 刀盘驱动系统 驱动系统 盾构机刀盘 刀盘转速 扭矩估计 数学模型 转动 模型预测控制器 状态空间模型 齿隙非线性 动力学方程 抗干扰能力 预测控制器 状态观测器 跟踪误差 估计算法 扭矩分配 扭矩均衡 设计模型 状态变量 不均匀 对刀盘 鲁棒性 线性化 引入 | ||
【主权项】：
1.一种基于驱动轴扭矩估计的盾构机刀盘驱动系统的控制方法，其特征在于，所述的刀盘驱动系统包括驱动电机、减速器、小齿轮、大齿圈，所述的控制方法包括以下步骤：步骤一、建立包含齿隙的非线性的刀盘驱动系统数学模型；步骤二、因刀盘驱动系统正常工况下需要保持刀盘的转动方向一致，因此将步骤一的非线性模型转化为线性化的模型，并对其进行简化，得到刀盘驱动系统的状态空间模型；步骤三、把转动角加速度引入到状态变量中，建立刀盘驱动系统的增广模型；步骤四、根据刀盘驱动系统的动力学方程，设计驱动轴扭矩的估计算法；步骤五、以刀盘转速跟踪误差和驱动轴扭矩分配不均匀程度为性能指标，设计模型预测控制器，实现刀盘驱动系统的控制。
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