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Control de Compuesto de Velocidad-Presión del Sistema de Empuje Basado en la Estrategia de Control por Modo Deslizante Adaptativo

Autores: Xing, Tong; Liu, Hong; Zheng, Zhe; Jia, Lianhui; Jiang, Lijie; Gong, Guofang; Yang, Huayong; Han, Dong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Control de Compuesto de Velocidad-Presión del Sistema de Empuje Basado en la Estrategia de Control por Modo Deslizante Adaptativo


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Sistema de empuje
Máquina de tunelación
Control de presión
Regulación de velocidad
Seguimiento de trayectoria
Control por modo deslizante

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El sistema de empuje, un subsistema importante de una máquina tuneladora (TBM), proporciona principalmente fuerza de empuje y ajusta la actitud de la TBM en tiempo real. En el proceso de tunelación, controlar únicamente la velocidad de empuje provoca oscilaciones de presión, aumenta la deformación del suelo y conduce a subsidencia o elevación de la superficie. Por el contrario, confiar únicamente en el control de presión causa fluctuaciones en la velocidad, lo que dificulta asegurar que la desviación entre el eje de tunelación diseñado (DTA) y el eje de tunelación real (ATA) se mantenga dentro del rango permisible. Debido al aumento de la complejidad geológica y a los estándares de calidad de construcción más altos, depender principalmente del control de velocidad o presión en modo único se ha vuelto inadecuado para satisfacer las demandas operativas. Por lo tanto, para lograr una mayor seguridad y un seguimiento preciso de la trayectoria, es necesario asegurar un control compuesto de velocidad y presión para los sistemas de empuje. Este documento propone una nueva estrategia de control adaptativo en modo deslizante (ASMC) para sistemas de empuje, que se compone de una válvula de alivio de presión proporcional (PPRV) y una válvula de control de flujo proporcional (PFCV). En primer lugar, la PPRV y la PFCV se modelan como un sistema de segundo orden y se emplea un ASMC para controlar la presión y la velocidad. A continuación, para evaluar el rendimiento del controlador ASMC, se realizaron experimentos de simulación bajo diversas condiciones, incluyendo regulación de velocidad, carga cambiada repentinamente y carga perturbada. Los resultados de la simulación indican que, en comparación con el controlador Proporcional-Integral-Diferencial (PID), el controlador ASMC muestra casi ninguna sobreimpulso en el control de velocidad y presión durante las etapas iniciales, con un tiempo de respuesta reducido en aproximadamente un 70%. Durante el proceso de regulación de velocidad y el proceso de carga cambiada repentinamente, el tiempo de respuesta tanto para el control de velocidad como para el control de presión se acorta en aproximadamente un 80%. En el proceso de carga perturbada, el controlador ASMC mantiene la estabilidad de presión. En conclusión, el controlador ASMC mejora significativamente la velocidad de respuesta y la estabilidad del sistema de empuje, exhibiendo un mejor rendimiento de control bajo diversas condiciones operativas.

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