[发明专利]掘进机土压平衡方法以及螺旋机控制装置

权利要求书

1.一种掘进机土压平衡方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、在掘进启动阶段，获取掘进机的开挖直径、掘进速度以及膨胀率，根据所述掘进机的开挖直径、掘进速度以及膨胀率计算螺旋机的第一目标转速；

步骤二、调节所述螺旋机的实际转速并使得实际转速达到并维持在所述第一目标转速；

步骤三、在掘进阶段，获取所述掘进机的实际土仓压力，根据预设土仓压力阈值以及所述实际土仓压力确定所述螺旋机的闭环调节目标转速，根据所述闭环调节目标转速和第一目标转速对所述螺旋机的实际转速进行调节，以使得所述实际土仓压力趋近或等于预设土仓压力阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过对所述闭环调节目标转速和第一目标转速进行加权求和，计算得到所述螺旋机的第二目标转速，根据所述第二目标转速对所述螺旋机的实际转速进行调节。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据如下表达式计算所述螺旋机的第二目标转速：

n₂＝n₁×r+n₀×(1-r)，其中0≤r≤1

其中，n₂表示螺旋机的第二目标转速，n₁表示螺旋机的闭环调节目标转速，n₀表示螺旋机的第一目标转速，r表示加权系数。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，利用PID算法根据预设土仓压力阈值以及所述实际土仓压力确定所述螺旋机的闭环调节目标转速。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述掘进启动阶段，还判断本次掘进过程是否为当前工况下的首次掘进过程，如果是，则获取开挖直径、掘进速度、膨胀率以及实际土仓压力，并根据开挖直径、掘进速度、膨胀率以及实际土仓压力对闭环调节过程中的PID控制参数进行优化。

6.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，基于开挖直径、掘进速度、膨胀率与螺旋机转速之间的拟合曲线，根据所述掘进机的开挖直径、掘进速度以及膨胀率计算所述螺旋机的第一目标转速。

7.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，根据获取到的掘进机的开挖直径、掘进速度以及膨胀率计算所述掘进机的理论出渣量，基于螺旋机转速与出渣量的拟合曲线，根据所述理论出渣量确定所述螺旋机的第一目标转速。

8.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，还判断本次掘进过程的过程参数与所存储的前一掘进过程的过程参数是否相等，其中，如果相等，则在所述步骤二中根据前一掘进过程的过程参数对所述螺旋机的转速进行开环调节。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，如果所述本次掘进过程的过程参数与所存储的前一掘进过程的过程参数不相等，则根据所述掘进机的开挖直径、掘进速度以及膨胀率计算所述螺旋机的第一目标转速。

10.一种螺旋机控制装置，其特征在于，所述装置采用如权利要求1～9中任一项所述的方法控制所述螺旋机的转速，以实现掘进机的土压平衡。