选取刀盘液压驱动恒功率阀控制与刀盘电机变频恒功率控制两种控制方式为研究对象,介绍了两种恒功率控制方式的控制原理,推导了各自的恒功率控制计算模型。对两种恒功率控制方式进行分析,得到了两种控制方式的优缺点,为设计人员提供理论指导。

为提高盾构刀盘液压驱动系统在不同负载工况条件下的能耗利用率,设计一种智能变功率控制模式的刀盘液压驱动系统。以实际生产的某型盾构机为例,建立盾构刀盘液压驱动系统模型。提出采用智能切换功率级别与恒功率控制相结合的策略,运用模糊控制算法实现根据负载变化智能选择相应的功率级别,从而达到节能高效的目的。结合某工程实际施工过程中外载荷的变化数据,采用AMESim与MATLAB两个软件进行联合仿真,比较了传统的恒功率控制与新型智能变功率控制系统在刀盘转速、工作效率方面的异同。结果表明,采用新型智能变功率控制策略的刀盘液压系统效率比现有液压系统提高近10%。

为使盾构机刀盘液压驱动系统在复杂地质层条件下节能降耗,在恒功率调速的基础上建立多级功率控制模式,即满载模式（100%全功率）、经济模式（80%全功率）、轻载模式（60%全功率）下,实现功率的可调;并针对某型盾构机在软土与砂土两种地质层负载载荷随机变化,借助AMESim软件对系统在三种工作模式下进行仿真分析和对比研究。结果表明软土地质层为保证盾构机的正常工作,选用满载模式或经济模式;砂土地质层为提高系统工作效率,降低能耗,选用经济模式或轻载模式。

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。