刀盘驱动液压系统是盾构液压系统的重要组成部分 ,文章介绍了该系统的设计要求、工作原理及其特点。试验结果表明 ,该系统满足设计要求 ,具有结构简单、技术先进。

介绍了盾构推进液压系统的工作原理。研制了以可编程控制器(PLC)为核心的盾构推进液压控制系统。对控制系统的硬件结构、软件组成、控制方式和控制策略等作了详细介绍,实现了对推进液压系统的运动控制,达到了预定的控制要求。

设计了一种基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统。采用AMESim和MATLAB仿真软件对推进液压系统同步协调控制进行了仿真比较分析。仿真结果表明采用主从式同步控制策略能够达到很好的同步效果,同步精度达到±1mm,为实际盾构同步推进提供了参考依据。

针对冗余液压机械臂预设轨迹下的能量优化问题,提出基于最小流量的液压机械臂冗余分解方法.采用D-H参数法推导液压机械臂的运动学方程,构建末端速度与液压缸缸速的映射,建立系统能耗模型.基于最小缸速范数法求解能量次优的冗余分解以部分降低能耗.以液压系统流量最小为目标,通过优化加权雅可比矩阵求解能量最优的冗余分解.为了提高计算效率,提出加权雅可比矩阵权值的动态优化方法,实现在线最优运动规划.在研制的液压机械臂试验平台对冗余分解方法进行试验验证.三关节平面运动试验结果表明,相比于现有梯度投影法和最小缸速范数法,所提最小流量优化方法相同末端轨迹的运动能耗降低超过5%.

分别设计了中间层结构为磁流变液（MRF）和磁流变弹性体（MRE）的两种磁流变夹层梁结构;搭建振动响应性能测试台,在外加局部磁场和不同磁场区域的条件下对MRF夹层梁和MRE夹层梁的固有频率和动态响应特性进行了测试及对比分析。实验结果表明,随着外加局部磁场强度的增大,MRF和MRE夹层梁的固有频率均呈下降趋势;随着磁场区域从夹层梁的固定端移动到自由端的过程中,MRF和MRE夹层梁的固有频率同样呈趋势下降;且MRE夹层梁的固有频率下降幅度比MRF夹层梁的要大。

介绍了盾构刀盘变转速液压驱动系统，采用AMESim仿真工具对系统进行了仿真建模分析。仿真结果表明，变转速液压驱动系统和变排量液压驱动系统在大负载（即额定功率下）情况下两系统能耗接近相等，但在低负载下变转速液压驱动系统比变排量液压驱动系统效率更高，更节能。

采用电液比例控制技术设计了一种基于压力流量复合控制的盾构推进液压系统。利用基于CC-Link现场总线的PLC控制实现了盾构推进液压系统速度和压力的协调控制采用组态王软件开发的盾构推进液压监控系统实现了人机交互。推进液压系统在盾构模拟试验台上进行了实验分析结果表明：所设计的推进电液控制系统能实时控制推进压力和推进速度显著减少了速度压力调节的相互干涉能较好地满足盾构在不同地质情况下推进控制的基本要求。

给出了采用压力流量复合控制的盾构掘进机推进液压系统工作模型，对其中的比例调速阀和比例溢流阀在AMESim环境下进行了模型构建，并完成了阀基本参数的优化设计。采用一种简化的动态土体粘弹性模型模拟盾构实际推进过程中的复杂负载工况。引入一种采用偏差修正参数的非线性PID控制器并在Matlab／Simulink环境下建模。为充分发挥各软件的优势，通过AMESim与Simulink接口界面，实现了液压控制系统的联合仿真。仿真结果表明，与常规PID控制相比，非线性PID对盾构推进液压系统的控制效果更佳。

阐述了盾构推进液压系统工作原理。采用AMESim和MATLAB仿真软件对推进液压系统同步协调控制进行了仿真分析，同时采用PLC编译了主从式同步PID控制程序，并在盾构模拟试验台上进行了同步推进试验研究，比较了两种不同负载下的同步试验情况。仿真和试验结果表明：采用主从式同步PID控制策略能够达到很好的同步效果，同步精度可达±3mm，能较好地满足盾构在不同地质情况下同步推进控制的基本要求。

根据模拟盾构试验平台推进系统的特点，采用基于模糊自整定PID的复合控制方法设计电液控制系统，并对其结构特点和性能进行了分析，仿真和试验结果表明该系统稳定可靠，达到了模拟试验对推进系统的要求。