盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2014.12.013

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隧道建设（中英文） ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (12): 1196-1201.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2014.12.013

盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

任颖莹^1，2，周建军^1，2，王助锋^1，2，张合沛^1，2，李宏波^1，2

（1.盾构及掘进技术国家重点实验室，河南郑州 450001；2.中铁隧道集团有限公司，河南洛阳 471009）

收稿日期:2014-07-11 修回日期:2014-08-20 出版日期:2014-12-20 发布日期:2014-12-17
作者简介:任颖莹（1985—），女，河南南阳人，2013年毕业于郑州大学，控制理论与控制工程专业，硕士，助理工程师，现主要从事盾构及掘进技术研究工作。
基金资助:
国家863计划项目（2012AA041802）；国家国际科技合作专项（2011DFB71550）；中铁隧道集团重大课题（隧研合2013-10）

Study on Synchronous Control Technologies for  Cutter Head Driving Motors of Shield

REN Yingying^{1, 2}, ZHOU Jianjun^{1, 2}, WANG Zhufeng^{1, 2}, ZHANG Hepei^{1, 2}, LI Hongbo^{1, 2}

(1. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology, Zhenzhou 450001, Henan, China;  2. China Railway Tunnel Group Co., Ltd., Luoyang 471009, Henan, China)

Received:2014-07-11 Revised:2014-08-20 Online:2014-12-20 Published:2014-12-17

摘要/Abstract

摘要：

为了保障盾构刀盘驱动系统能够稳定运行，刀盘驱动电机之间的同步性能是一个关键因素。针对盾构电机数量多、结构复杂的特点，分析主从控制、并行同步控制和几种耦合控制在盾构驱动电机控制应用中的优缺点，说明并行同步在应用中的合理性；设计一种模糊PID智能控制算法，提出模糊PID控制器与并行同步控制结构相结合的盾构刀盘驱动多电机同步控制策略，应用Matlab/simulink进行建模仿真，对该控制策略和常规的PI控制进行仿真对比。结果证明：所提出的控制策略的动态响应快、实时性能好，在相同的负载突变状况下，该方法具有更强的鲁棒性，能更好地使多电机以设定速度同步运行。

关键词: 盾构, 刀盘驱动, 多电机, 并行同步控制, 模糊PID

Abstract:

The synchronous performance of the cutter head driving motors of shield is the key to the normal operation of the cutter head drive system of shield. In this paper, the advantages and disadvantages of masterslave control, parallel synchronous control and coupling control of driving motors of shield are analyzed, and the rationality of parallel synchronous control is demonstrated. A multimotor synchronous control method based on fuzzy PID controller and parallel synchronous control structure is proposed and simulated by means of Matlab/simulink module, and comparison and contrast is made between the mentioned control method and PI control. The study shows that the mentioned control method is superior to PI control in terms of dynamic response, realtime performance and robustness, and it can achieve better synchronous working of the motors at the set speed.

Key words: shield, cutter head drive, multimotor, parallel synchronous control, fuzzy PID control

中图分类号:

U 455.3+9

任颖莹，周建军，王助锋，张合沛，李宏波. 盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究[J]. 隧道建设, 2014, 34(12): 1196-1201.

REN Yingying, ZHOU Jianjun, WANG Zhufeng, ZHANG Hepei, LI Hongbo. Study on Synchronous Control Technologies for  Cutter Head Driving Motors of Shield[J]. Tunnel Construction, 2014, 34(12): 1196-1201.

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