从盾构机液压系统的原理及应用角度出发,对泥水平衡盾构机进行分析。介绍了盾构机液压系统的功能和组成部分,基本原理为通过泵入泥浆到泥水室中,由液压系统提供推进、拼装、注浆等部分的动力,利用刀盘切削土渣,基于泥水平衡原理保证开挖面的稳定挖掘。分析了泥水平衡盾构机的主要特点,以推进系统为例对工作原理进行阐述,最后结合珠江三角洲水利工程分析了泥水平衡盾构机的应用。

盾构推进系统在煤矿斜井盾构机掘进施工中起到十分关键的作用。推进系统具有推进模式和管片拼装模式两种工作模式。推进模式下推进油缸采用分区控制,可根据实际工况对各分区的推进速度和推进压力进行实时调节。推进系统液压泵选用轴向柱塞变量泵,在盾构机掘进时采用负载压力反馈实时调节液压泵的输出压力和流量,在保障系统稳定工作的同时降低系统的功率损失。

针对某液压推进系统存在的工作速度低,操作步骤繁琐的问题,在原来方案的基础上进行了增速设计,相应的液压系统的设计和自动化控制方案设计,使推进速度增加了一倍,操作简便,工作效率得到了大大提升。

在分析盾构掘进机的推进系统和刀盘系统的基础上，推导推进系统压力、刀盘系统压力、推进系统净流量与刀盘系统流量之间的关系，通过实验数据验证了推导模型的正确性．分析土舱内土体的流动连续性，得到螺旋输送机流量、刀盘系统流量、推进系统压力与土舱压力之间的1阶微分方程式，提出以推进压力、土舱压力和刀盘转速的实时数据采样值为输入，螺旋输送机转速为输出的基于排土控制的前馈一反馈土压平衡模型．可知，土舱压力是由推进系统压力、刀盘系统流量和螺旋输送机流量多个因素共同决定的．实验表明，前馈一反馈控制模型的控制效果较好．

针对伺服阀控式推进系统效率低、成本高的问题,提出先导比例减压阀控式液压推进系统应用于水下机器人.在螺旋桨低速运行时,推进系统的负载特性会引起减压阀出口压力不稳定.根据螺旋桨转速推力曲线与减压阀压力流量方程,对阀进行非线性化建模分析,研究管道有效弹性模量和液压油黏度等系统参数对减压阀稳定性的影响.基于Matlab建立物理模型进行仿真研究,搭建推进器测试台架进行水池试验.仿真和水池试验结果表明,在优化系统结构参数后,该比例减压阀具有较好的稳定性,可以提高系统效率,降低制造维护成本.

该文进行了某盾构电液控制系统综合实验平台液压推进系统控制方案的设计及主要液压元件参数计算,并基于AMESim与Matlab/Simulink软件对其推进速度的同步协调性能进行了联合仿真分析,结果表明：采用基于压力流量复合控制技术的模糊PID控制策略能满足推进系统同步控制需求,为盾构实验台的研制提供了一定的理论指导。

推进系统承担着整个盾构机的向前顶进、换向及姿态调整等一系列复杂任务，其控制性能的好坏对盾构施工控制的多个方面均会产生直接影响。该文对液压推进系统中所运用到的分区一分组联合控制技术、压力流量复合控制技术、负载敏感技术、二通插装技术等主要关键技术进行了分析，并对各自的研究现状和发展前景进行了分析与展望，进而为液压技术在盾构推进系统中的广泛应用提供一定的理论指导。

为了研究盾构液压推进系统控制特性，设计了一种盾构推进系统模拟平台。从机械结构、液压系统两方面详细分析了实验台的设计过程，并结合实验台控制特性的要求进行了实验分析。实验结果验证了设计方案的准确性和实验台控制性能的可靠性。

推进系统是盾构机的重要组成部分。以应用最为广泛的φ6．3m土压平衡盾构推进系统为例，提出一种采用液压变压器的新型节能盾构液压推进系统。该系统以液压变压器作为控制元件，4组推进液压缸分别由4个相应的液压变压器控制，系统的动力源由蓄能器和补油泵共同提供。采用液压变压器的推进系统结构简单、能量利用率高，避免了传统阀控系统中存在的严重溢流截流损失。介绍系统的工作原理和设计流程，提出设计步骤和设计方法，通过较精确的计算，确定一种装机功率相对阀控方式较小的盾构推进液压系统。在拥有同样设计推进能力的情况下，与通常的阀控系统相比，液压变压器推进系统可使装机功率降低30％，体现出较大的节能优势。

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。