一种盾构管片拼装机液压马达控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构管片拼装机，具体地说，涉及一种盾构管片拼装机液压马达控制系统。
【背景技术】
[0002]盾构机是一种用于隧道掘进的工程机械设备，用于开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。管片拼装机是盾构掘进的关键组成部分，主要负责管片拼装成环，形成衬砌，从而对开挖成型的隧道壁面进行支护。隧道施工过程中管片拼装工作量大、操作复杂，需要精确控制管片拼装回转运动速度、动态响应时间和运动定位精度。管片拼装机液压马达回转运动具有负载惯量大、运动范围广的特点，现行的管片拼装机液压马达回转系统无法降低负载波动对液压马达速度的影响。液压马达速度的动态响应时间、超调量及波动大小对管片拼装的效率有重要影响，传统使用的PID轴控制器具有价格较高，接线复杂等问题。因此，提供一种价格低廉，操作方式简单的PID控制模块对PID闭环控制系统以及整个管片拼装液压系统的优化具有重要的意义。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了提供一种成本较低的，能优化管片拼装机液压马达动态响应过程的盾构管片拼装机液压马达控制系统。
[0004]为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]—种盾构管片拼装机液压马达控制系统，包括液压马达回转系统和闭环反馈系统，液压马达回转系统包括依次相连的油箱总成、柱塞栗和压力补偿器，压力补偿器的出口与比例阀的进口 P相连，比例阀的出口 A与液压马达进口 A相连，比例阀的出口 B与液压马达进口 B相连；闭环反馈系统包括数据采集卡、数据处理器和测速传感器，测速传感器设置在液压马达上，测速传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与比例阀连接，数据采集卡与数据处理器双向连接，通过数据处理器处理测速传感器采集到的数据，并控制比例阀的动作，即控制液压马达的动作，实现闭环反馈系统的控制。
[0006]进一步地，数据处理器为计算机，通过计算机不需要单独的轴控制器，即可简单容易的实现PID下比例阀对液压马达速度闭环控制。
[0007]进一步地，在所述数据采集卡与所述比例阀之间设有电子放大器。
[0008]进一步地，在所述柱塞栗与所述压力补偿器之间设有允许油从柱塞栗到压力补偿器的单向阀。
[0009]进一步地，在所述油箱总成与所述单向阀起始点之间设有溢流阀。
[0010]进一步地，在所述油箱总成内设有液位计、磁性集污器和高压滤油器，液位计用于观察油箱内油液的量，高压滤油器用于防止吸油时将较大的污染物吸入。
[0011]进一步地，在所述柱塞栗与所述油箱总成之间设有空气滤清器，空气滤清器用于过滤杂质。
[0012]进一步地，单向阀与所述柱塞栗相连的通道和所述单向阀与所述溢流阀相连的通道的交汇点处设置截止阀。
[0013]进一步地，测速传感器为角位移传感器。
[0014]本实用新型的工作原理是:油箱总成通过柱塞栗和压力补偿器到比例阀，再由比例阀来实现对盾构管片拼装机液压马达转速的控制；液压马达顺时针转动时，单向阀的出口与压力补偿器的进口相连，压力补偿器的出口与比例阀的进口 P相连，所述比例阀的出口 A与液压马达的左侧进口 A相连；液压马达逆时针转动，比例阀的出口 B与液压马达的右侧进口 B相连。闭环反馈系统通过测速传感器采集液压马达的信号，并通过数据采集卡的A/D通道到计算机，计算机与原给定的电子放大器的信号进行比较，其差值信号通过LabVIEW平台的PID(比例、积分和微分)控制模块调理后经数据采集卡D/A通道输出给电子放大器，再经过比例阀对液压马达的速度进行控制。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]I)本实用新型利用比例阀与压力补偿器的配合使用可控制管片拼装过程中液压马达速度大小，并减小马达外负载波动对马达速度的影响，提高管片拼装过程马达运转速度的平稳性。
[0017]2)本实用新型利用现有的计算机设备，不需要单独的轴控制器，即可简单容易的实现PID下比例阀对液压马达速度闭环控制，从而可对管片拼装液压马达动态响应过程进行优化，大大降低成本。
【附图说明】
[0018]图1所示是本实用新型一种盾构管片拼装机液压马达控制系统原理图。
[0019]图2所示是本实用新型一种盾构管片拼装机闭环反馈系统的控制原理图。
[0020]图中:1.油箱总成，2.溢流阀，3.电机，4.截止阀，5.单向阀，6.电子放大器，7.数据采集卡，8.计算机，9.测速传感器，10.液压马达，11.比例阀，12.压力补偿器，13.压力表，14.柱塞栗，15.空气滤清器，16.液位计，17.磁性集污器，18.高压滤油器。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0022]图1为液压马达控制系统的原理图，一种盾构管片拼装机液压马达控制系统，包括液压马达回转系统和闭环反馈系统，液压马达回转系统包括依次相连的油箱总成1、柱塞栗14和压力补偿器12，压力补偿器12的出口与比例阀11的进口 P相连，比例阀11的出口 A与液压马达10进口 A相连，比例阀11的出口 B与液压马达10进口 B相连；闭环反馈系统包括数据采集卡7、数据处理器和测速传感器9，测速传感器9设置在液压马达10上，测速传感器10与数据采集卡7连接，数据采集卡7与比例阀11连接，数据采集卡7与数据处理器双向连接，在所述数据采集卡7与所述比例阀11之间设有电子放大器6。通过数据处理器处理测速传感器7采集到的数据，并控制比例阀11的动作，即控制液压马达10的动作，实现闭环反馈系统的控制；此外测速传感器9为角位移传感器，或者为轴编码器或者为转速传感器，主要是用于采集测量液压马达10的转速大小。
[0023]数据处理器为计算机8，在计算机8上装有现有的LabVIEW平台，通过LabVIEW平台不需要单独的轴控制器，即可简单容易的实现PID下比例阀对液压马达10速度闭环控制。
[0024]在所述柱塞栗14与所述压力补偿器12之间设有允许油从柱塞栗14到压力补偿器12的单向阀5，在所述油箱总成I与所述单向阀5起始点之间设有溢流阀2，单向阀5与所述柱塞栗14相连的通道和所述单向阀5与所述溢流阀2相连的通道的交汇点处设置截止阀4，在截止阀4处设有压力表13。
[0025]在所述油箱总成I内设有液位计16、磁性集污器17和高压滤油器18，液位计16用于观察油箱内油液的量，高压滤油器18用于防止吸油时将较大的污染物吸入。
[0026]在所述柱塞栗14与所述油箱总成I之间设有空气滤清器15，空气滤清器15用于过滤杂质。
[0027]油箱总成I通过柱塞栗14和压力补偿器12到比例阀11，再由比例阀11来实现对盾构管片拼装机液压马达10转速的控制；液压马达10顺时针转动时，单向阀5的出口与压力补偿器12的进口相连，压力补偿器12的出口与比例阀11的进口 P相连，所述比例阀11的出口 A与液压马达10的左侧进口 A相连；液压马达10逆时针转动，比例阀11的出口B与液压马达10的右侧进口 B相连。闭环反馈系统通过测速传感器9采集液压马达10的信号，并通过数据采集卡7的A/D通道到计算机8，计算机8与原给定的电子放大器6的信号进行比较，其差值信号通过LabVIEW平台的PID (比例、积分和微分)控制模块调理后井数据采集卡7D/A通道输出给电子放大器6，再经过比例阀11对液压马达10的速度进行控制，如图2所示的闭环反馈系统的控制原理。
[0028]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种盾构管片拼装机液压马达控制系统，其特征在于，包括液压马达回转系统和闭环反馈系统，液压马达回转系统包括依次相连的油箱总成、柱塞栗和压力补偿器，压力补偿器的出口与比例阀的进口 P相连，比例阀的出口 A与液压马达进口 A相连，比例阀的出口 B与液压马达进口 B相连；闭环反馈系统包括数据采集卡、数据处理器和测速传感器，测速传感器设置在液压马达上，测速传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与比例阀连接，数据采集卡与数据处理器双向连接。2.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，所述数据处理器为计算机。3.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，在所述数据采集卡与所述比例阀之间设有电子放大器。4.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，在所述柱塞栗与所述压力补偿器之间设有允许油从柱塞栗到压力补偿器的单向阀。5.如权利要求4所述的液压马达控制系统，其特征在于，在所述油箱总成与所述单向阀起始点之间设有溢流阀。6.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，在所述油箱总成内设有液位计、磁性集污器和高压滤油器。7.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，在所述柱塞栗与所述油箱总成之间设有空气滤清器。8.如权利要求5所述的液压马达控制系统，其特征在于，所述单向阀与所述柱塞栗相连的通道和所述单向阀与所述溢流阀相连的通道的交汇点处设置截止阀。9.如权利要求1所述的液压马达控制系统，其特征在于，所述测速传感器为角位移传感器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种盾构管片拼装机液压马达控制系统，包括液压马达回转系统和闭环反馈系统，液压马达回转系统包括依次相连的油箱总成、柱塞泵和压力补偿器；闭环反馈系统包括数据采集卡、数据处理器和测速传感器，测速传感器设置在液压马达上，测速传感器与数据采集卡连接，数据采集卡与比例阀连接，本实用新型的有益效果是：利用比例阀与压力补偿器的配合使用可控制管片拼装过程中液压马达速度大小，并减小马达外负载波动对马达速度的影响，提高管片拼装过程马达运转速度的平稳性；利用现有的计算机设备，不需要单独的轴控制器，即可简单容易的实现PID下比例阀对液压马达速度闭环控制，大大降低成本。
【IPC分类】F15B21/02, F15B11/04
【公开号】CN204921506
【申请号】CN201520663484
【发明人】王国富, 朱术林
【申请人】济南轨道交通集团有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月28日