一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法、装置及设备与流程

一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法、装置及设备
1.技术领域
2.本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法、装置及设备。
3.

背景技术：

4.在公路、铁路等建设过程中，常常会遇到隧道掘进工作，而在较长的隧道掘进施工过程中，为满足深大竖井的建设需求，需要用到竖向全断面硬岩隧道掘进机（tunnel boring machine，简称竖向tbm）。
5.由于岩土硬度存在差异，可能导致竖向全断面硬岩隧道掘进机在掘进过程中不同组推进油缸所需推力不同，因此，有必要针对竖向全断面硬岩隧道掘进机进行各组推进油缸所需推力精确计算，从而满足竖向竖向全断面硬岩隧道掘进机在掘进过程中的姿态控制要求。
6.

技术实现要素：

7.针对现有技术中掘进机在掘进过程中不同组推进油缸无法精确计算所需推力的技术问题，本发明提供了一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法、装置及设备。
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明实施例的第一方面，提供一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法，所述掘进机包括多组推进油缸，所述方法包括：获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息；对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。
9.在其中一种实施方式中，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。
10.在其中一种实施方式中，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：
其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。
11.在其中一种实施方式中，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。
12.本发明实施例的第二方面，提供一种精确计算掘进机中多组油缸推力的装置，所述装置包括：获取模块，被配置为获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息，所述掘进机包括多组推进油缸；转换模块，被配置为对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；计算模块，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；确定模块，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。
13.在其中一种实施方式中，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。
14.在其中一种实施方式中，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：
其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。
15.在其中一种实施方式中，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。
16.本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，所述掘进机包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，实现第一方面中任一项所述精确计算掘进机中多组油缸推力的方法的步骤。
17.有益效果本发明提供了精确计算掘进机中多组油缸推力的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：通过获取掘进机当前的姿态信息，姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息；对横向姿态信息以及纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到横向姿态信息对应的横向量化指标和纵向姿态信息对应的纵向量化指标；根据横向量化指标、纵向量化指标以及掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；根据横向量化指标、纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。可以精确计算掘进机油缸推力，提高掘进机掘进速度一致性。
18.附图说明
19.图1为根据本发明提供的一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法的流程图。
20.图2为根据本发明提供的一种精确计算掘进机中多组油缸推力的装置的示意图。
21.具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法，所述掘进机包括多组推进油缸，所述方法包括以下步骤：在步骤s11中，获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息；在步骤s12中，对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；其中，横向姿态信息可以包括尾部x轴偏差、x轴俯仰角和x轴倾斜角，纵向姿态信息可以包括尾部y轴偏差、y轴俯仰角和y轴倾斜角。
24.优选的，将竖向tbm的位姿状态在水平面上分为x轴向和y轴向，并在每个轴向上将位姿状态转化为量化指标倾斜角和偏移量，及尾部x轴偏差、尾部y轴偏差、x轴俯仰角和y轴俯仰角。
25.在水平投影面上，撑靴伸出方向为x轴正方向，x轴正方向逆时针旋转90
°
为y轴正方向，把x轴向和y轴向的姿态情况分别独立分析。
26.在该步骤中，对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标，包括：对多个流域分别提取与流域相似性相关的多个指标对应的流域特征值，作为样本观测值；对尾部x轴偏差、x轴俯仰角、x轴倾斜角、尾部y轴偏差、y轴俯仰角和y轴倾斜角进行标准化转换，得到由标准化的姿态特征值组成的姿态矩阵；根据竖井的垂直轴线和竖向掘进机的相对位置关系，建立x轴与y轴之间的坐标轴系数矩阵，对坐标轴系数矩阵进行正交变换，并基于姿态特征值求取正交变换后坐标轴系数矩阵的特征值；基于正交变换后坐标轴系数矩阵的特征值，根据推进油缸的个数以及累计方差贡献率的选择阈值，计算累计方差贡献率；利用各分区推力在刀盘上均匀分布，要求所有推力在同一个矢量平面上，分别赋予不同推进油缸对应的转换权重系数；根据各组推进油缸对应的转换权重系数以及姿态特征值组成的姿态矩阵，进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标。
27.在步骤s13中，根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸
总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；在步骤s14中，根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。
28.上述技术方案通过获取掘进机当前的姿态信息，姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息；对横向姿态信息以及纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到横向姿态信息对应的横向量化指标和纵向姿态信息对应的纵向量化指标；根据横向量化指标、纵向量化指标以及掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；根据横向量化指标、纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。可以精确计算掘进机油缸推力，提高掘进机掘进速度一致性。
29.在其中一种实施方式中，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。
30.在其中一种实施方式中，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。
31.在其中一种实施方式中，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。
32.基于相同的发明构思，本公开还提供一种精确计算掘进机中多组油缸推力的装置，用于执行上述方法实施例提供的精确计算掘进机中多组油缸推力的方法的部分或全部步骤，该装置200可以以软件、硬件或者两者相结合的方式实现精确计算掘进机中多组油缸推力的方法。图2是根据一示例性实施例示出的一种精确计算掘进机中多组油缸推力的装
置的框图，参见图2所示，所述装置200包括：获取模块210、转换模块220、计算模块230和确定模块240。
33.其中，所述获取模块210，被配置为获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息，所述掘进机包括多组推进油缸；所述转换模块220，被配置为对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；所述计算模块230，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；所述确定模块240，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。
34.在其中一种实施方式中，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。
35.在其中一种实施方式中，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。
36.在其中一种实施方式中，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。
37.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
38.此外值得说明的是，为描述的方便和简洁，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，其所涉及的部分并不一定是本发明所必须的，例如，计算模块230和确定模块240，
在具体实施时可以是相互独立的装置也可以是同一个装置，本公开对此不作限定。
39.本发明实施例还提供一种电子设备，所述掘进机包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，实现前述实施例中任一项所述精确计算掘进机中多组油缸推力的方法的步骤。
40.以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法，其特征在于，所述掘进机包括多组推进油缸，所述方法包括：获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息；对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。5.一种精确计算掘进机中多组油缸推力的装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，被配置为获取所述掘进机当前的姿态信息，所述姿态信息包括x轴方向的横向姿态信息和y轴方向上的纵向姿态信息，所述掘进机包括多组推进油缸；转换模块，被配置为对所述横向姿态信息以及所述纵向姿态信息分别进行量化指标转
换，得到所述横向姿态信息对应的横向量化指标和所述纵向姿态信息对应的纵向量化指标；计算模块，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标以及所述掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；确定模块，被配置为根据所述横向量化指标、所述纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述横向量化指标包括横向偏移量和各组推进油缸对应的横向力臂矢量，所述纵向量化指标包括纵向偏移量和各组推进油缸对应的纵向力臂矢量。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在推进油缸为6组的情况下，通过如下辨析式计算各组推进油缸对应的初始分组推力：其中，l
x1
至l
x6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在x轴向上的横向力臂矢量，l
y1
至l
y6
分别为各组推进油缸相对于刀盘中心在y轴向上的纵向力臂矢量，f
合
为掘进机的油缸总推力，f1至f6为各组推进油缸对应的初始分组推力，为横向偏移量，为纵向偏移量。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，通过如下辨析式计算各组推进油缸所在分区的目标推力：
其中，r1至r6分别为各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离。9.一种电子设备，其特征在于，所述掘进机包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，实现权利要求1-4中任一项所述精确计算掘进机中多组油缸推力的方法的步骤。

技术总结

本发明公开了一种精确计算掘进机中多组油缸推力的方法、装置及设备，该方法包括：获取掘进机当前的姿态信息，姿态信息包括X轴方向的横向姿态信息和Y轴方向上的纵向姿态信息；对横向姿态信息以及纵向姿态信息分别进行量化指标转换，得到横向姿态信息对应的横向量化指标和纵向姿态信息对应的纵向量化指标；根据横向量化指标、纵向量化指标以及掘进机的油缸总推力，计算各组推进油缸对应的初始分组推力；根据横向量化指标、纵向量化指标、各组推进油缸对应的初始分组推力以及各组推进油缸在水平投影面上与刀盘中心的距离，确定各组推进油缸所在分区的目标推力。可以精确计算掘进机油缸推力，提高掘进机掘进速度一致性。提高掘进机掘进速度一致性。提高掘进机掘进速度一致性。