随着国家基础建设的大规模展开及城市化进程的不断加大,进而带来的土地资源紧张、交通压力加大、环境保护标准提高,使地下空间的开发利用正呈快速发展的势头。同时在地下隧道掘进机的智能控制系统方面,目前整个隧道工程产业界正在追求整个课题合理化和省力化,就是在建设业中也不例外地反映出来,尤其是近年来随着建设业就业人口的减少和熟练作业人员的不足、以及高龄化的发展,都希望施工无人化和装置自动化,因此对于自行走掘进机智能控制系统的开发非常必要。 自行走掘进机是有别于当前的盾构机和顶管机的一种新的地下掘进设备,本文主要在盾构机和项管机的基础上开发自行走掘进机智能控制系统,主要针对以下几个方面进行系统的、总体的方案开发设计： (1)自行走掘进机的自动导向系统通过对当前棱镜法自动导向系统方案、全站仪激光标靶自动导向系统方案、陀螺仪自动导向系统方案、曲线自动遥控测量系统方案这四种自动导向系统方案的比较,选择符合小口径、小曲率半径、长距离隧道导向的曲线自动遥控测量系统方案。并对该方案的自动导向流程进行逻辑设计。 (2)自行走掘进机液压推进控制系统首先根据自行走掘进机的工作特点,确定对其推进系统实行液压缸分组控制,对每组液压缸实行压力与流量的复合。然后通过在AMESim中建立液压推进系统的模型,并应用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真技术,对液压缸进行控制策略研究。通过对模糊自适应PID控制控制策略仿真结果的研究,得到模糊自适应PID控制能很好的满足压力与流量的复合控制需求。 (3)自行走掘进机掘进模式识别方案设计通过阐述依据掘进状况的分类原始特征识别方式和依据探地雷达土层分层图像模式识别方式在地下掘进中的应用原理,提出适用于自行走掘进机的改进方案-采用两者相结合的识别方式是自行走掘进机安全高效掘进的重要方式。 (4)自行走掘进机方向控制的智能决策及执行通过对模糊方向控制方法、模糊纽拉尔网络方向控制方法、人工智能输入法方向自动控制方法这三种智能方向控制方案的分析比较,找到一种适合自行走掘进机方向控制的方案。 (5)自行走掘进机的上位机监控软件开发根据自行走掘进机监控系统需要实现的功能,对监控内容及界面进行设计。 本文是从总体上对自行走掘进机的智能控制系统进行系统方案设计,对于后续具体开发的进行具有宏观的指导作用。