盾构机刀盘驱动多电机同步控制仿真分析

韩　影，李　强

(西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西　西安　710048)

0　引言

盾构机中的刀盘驱动部分是盾构机的核心部件之一。液压驱动[1]作为刀盘系统传统的驱动方式，由于它启动扭矩小、微动操作性及同步性能好，因此被广泛使用，但其存在工作效率低、噪声大、后续台车较长的缺点。而新兴的由变频器控制的三相交流异步电机驱动机械组成简单、工作效率高、维修方便、噪声低、性价比高，目前，已有越来越多的盾构机刀盘驱动系统选择这种驱动方式。

以往文献虽然对多电机同步驱动研究较多[2]，但是对于盾构机中的多电机同步驱动研究较少，本文通过对多电机同步控制的分析，得到适合盾构机中刀盘驱动的同步控制策略，并采用MATLAB/Simulink对其进行仿真分析。

1　刀盘驱动系统的作用及特点

1.1　盾构机刀盘驱动的作用

盾构机刀盘部分主要由变频器、电机、减速机、大小齿轮和主轴承等组成。通过主驱动先发出指令控制各电机进行同步驱动来带动各自的减速机，后经大小齿轮耦合，连接到主轴承，进而带动整个刀盘进行旋转切削。盾构机主要依靠刀盘部分对前方的土体进行切削、搅拌，方便螺旋输送机进行排土，同时也维护开挖面的稳定和减少盾构机的推进阻力。盾构机刀盘部分装机功率较大，一般采用4台～12台电机同步驱动[3]。

1.2　刀盘系统的特点[4]

盾构机刀盘系统的多电机同步驱动与其他负载间相互平衡控制的多电机同步驱动系统不同，主要区别是：①刀盘系统中电机数量较多；……