盾構管片拼裝機動力學分析與控制研究.pdf

1、伴隨著我國城市化步伐的加快和基礎設施建設規(guī)模的不斷擴大，對地下空間的開發(fā)力度不斷增大，對盾構機的需求也是日益增長。盾構機是一種集機電液、光學和自動控制于一體的高度智能化的大型工程機械設備，而管片拼裝機是其中一個很重要的組成部分。管片拼裝機的性能直接影響到整個盾構機的好壞和施工進度，所以研究管片拼裝機對開發(fā)良好性能的盾構機有著十分重要的意義。
　　本課題以沈陽北方重工集團全斷面掘進機國家重點實驗室的Φ3.2米多功能全斷面掘進試驗機為

2、平臺，對改進后的管片拼裝機模型進行運動學和動力學仿真分析、驅動關節(jié)的軌跡規(guī)劃、以及控制器研究分析，以此來驗證改進后模型的可靠性，為搭建基于視覺伺服反饋的智能化全自動管片拼裝控制系統(tǒng)提供的數(shù)學模型和動力學理論基礎。本文主要從如下幾方面進行研究:
　　首先簡要的介紹本課題研究的管片拼裝機，簡化其結構，建立運動學分析模型，運用串并連機器人運動學知識求出管片拼裝機運動學正解和逆解的解析表達式。在Adams中對管片拼裝機模型進行運動學仿真分

3、析。
　　其次，接著對管片拼裝機機構進行動力學分析。運用牛頓—歐拉遞推方程，建立管片拼裝機串聯(lián)機構的動力學模型，運用基于影響系數(shù)法的拉格朗日方程建立管片拼裝機微調機構的動力學模型，并在Adams對管片拼裝機模型進行動力學仿真。
　　最后，對管片拼裝機驅動關節(jié)的運動軌跡進行了研究，并用Matlab對其仿真分析。設計了基于管片拼裝機逆動力學模型的計算力矩控制器，搭建起Adams和Matlab控制聯(lián)合仿真平臺，并進行控制仿真分析。