CN110878635A - 基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，包括如下步骤，步骤一：确定预期线性断点张拉控制曲线，预制装配式构件拼装为N点协同控制，步骤二：确定预制装配式构件拼装断点张拉控制的实际监测值，步骤三：建立线性断点张拉控制预测方法，根据前期张拉控制监测数据以及历史张拉控制数据经验建立预测方法，从而实现对下一阶段张拉控制值的预测控制，从而实现无级持续张拉控制；由此，本发明根据已完成的结构拼装历史数据建立预测方法，提前给出下一步序的控制参数，并驱动拼装设备实现无级持续张拉控制。

Description

基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法。

背景技术

目前，地下结构施工普遍采用人工现场浇注的施工工艺，具有施工工期长、空间跨度小、梁柱结构多、结构质量无法保障等缺陷，且在寒冷地区，采用现浇施工工艺，冬季无法施工，大大影响工程施工效率与效益。为弥补目前人工现场浇注地下结构的不足与缺陷，发明人发明了采用预制装配式地下结构拼装的施工工艺以及配套的拼装自动控制系统及装备，不仅解决了在寒冷地区不能现浇施工作业的问题，同时又具有预制结构构件质量好、无梁柱、空间跨度大、施工周期短、装修成本低等优点，因此在铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程中具有广泛的应用前景。

现有的预制装配式结构拼装无自动控制系统以及相应的张拉控制方法，只能采用断点张拉控制方法，即根据结构拼装缝宽控制目标值与初始就位值设置N次阶段控制目标，分N次间断张拉控制的方法实现自动控制，由于存在通讯时滞的问题以及设备反应时间不同的问题，断点张拉控制方法存在阶段张拉控制不到位或张拉过度，严重时存在结构拼装不能就位的问题。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，有效改善现有技术的缺陷，提供更好的无级持续张拉控制。

为解决上述问题，本发明公开了一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：确定预期线性断点张拉控制曲线，预制装配式构件拼装为N点协同控制，以N＝3，各预制装配式构件的N个不同位置张拉点的初始结构缝宽为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，并确定本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，则张拉控制程序按线性等分进行曲线绘制；

步骤二：确定预制装配式构件拼装断点张拉控制的实际监测值，由于通信延时的迟滞性，实际线性断点张拉阶段控制的实际为不平滑的折线；

步骤三：建立线性断点张拉控制预测方法，根据前期张拉控制监测数据以及历史张拉控制数据经验建立预测方法，从而实现对下一阶段张拉控制值的预测控制，从而实现无级持续张拉控制。

其中：步骤三其包含如下子步骤：

子步骤1：预制装配式构件三个不同位置张拉点的初始结构缝宽的实测值为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，千斤顶张拉力实际测值分别为Z₁₀,Z₂₀,Z₃₀,并按断点张拉方法假设本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，千斤顶张拉力实际测值为Z_1n,Z_2n,Z_3n。则每次张拉控制，结构缝宽控制差值为：

千斤顶张拉力控制差值为：

子步骤二：采用指数平滑预测方法实现对预制装配式结构拼装的无级持续张拉控制：

L_t＝aY_t+(1-a)L_t-1

F_t＝bZ_t+(1-b)F_t-1

其中，

L_t为时间t的结构缝宽平滑值，即时间t+1的预测值；

F_t为时间t的千斤顶张拉力平滑值，即时间t+1的预测值；

Y_t为时间t的结构缝宽实际值；

Z_t为时间t的千斤顶张拉力实际值；

L_t-1为时间t-1的结构缝宽平滑值，即时间t的预测值；

F_t-1为时间t-1的千斤顶张拉力平滑值，即时间t的预测值；

a,b为平滑常数，其取值范围为[0,1]；

子步骤四：实现预制装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，利用计算机编程内置预制装配式构件拼装中控主机，根据当前时间的结构缝宽传感器、油压传感器的实际监测值，通过上述方法实现对下一个时间的结构缝宽和千斤顶张拉力的提前预测，并通过控制千斤顶的油量输出控制，实现预制装配式构件拼装的无级持续张拉控制。

其中：实际控制过程中，以时间t以Δt＝500ms为时间间隔进行超前预测与连续控制，初始值取前三次实际测量值，即：

同时预测值应满足以下条件：

L_t≤Y_n,F_t≤Z_n，

Y_n为结构缝宽目标控制值，Z_n为千斤顶张拉力理论目标控制值。

通过上述内容可知，本发明的基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法具有如下效果：

1、方法简单可靠，有效克服现有技术的缺陷，适用更为广泛；

2、根据已完成的结构拼装历史数据建立预测方法，提前给出下一步序的控制参数，并驱动拼装设备实现无级持续张拉控制。

3、通过无级持续张拉控制方法，实现装配式结构拼装由断点张拉转为持续张拉，解决了装配式构件拼装存在通讯时滞以及设备反应时间不同的问题，以及断点张拉控制方法存在的阶段张拉控制不到位或张拉过度，严重时存在结构拼装不能就位的问题。

4、可应用在如铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程，具有广泛的推广意义。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的预期线性断点张拉控制曲线。

图2显示了本发明的实际线性断点张拉监测值曲线。

图3显示了本发明的基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法实施的实际曲线。

具体实施方式

参见图1至图3，显示了本发明的基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法。

所述基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法包括如下步骤：

步骤一：确定预期线性断点张拉控制曲线，预制装配式构件拼装为N点协同控制，图中以N＝3为例，各预制装配式构件的N(三)个不同位置张拉点的初始结构缝宽为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，并确定本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，则张拉控制程序按线性等分进行曲线绘制，如图1所示；

步骤二：确定预制装配式构件拼装断点张拉控制的实际监测值，由于预制装配式构件实际张拉过程存在中控装备通信主机与液压泵站油量控制通信模块间为按一定顺序接收信息的方式，信息传递存在一定的时差(通常为200ms左右)，由于通信延时的迟滞性，实际线性断点张拉阶段控制的实际为不平滑的折线，如图2所示；

步骤三：建立线性断点张拉控制预测方法，根据前期张拉控制监测数据以及历史张拉控制数据经验建立预测方法，从而实现对下一阶段张拉控制值的预测控制，从而实现无级持续张拉控制，其包含如下子步骤：

子步骤1：预制装配式构件三个不同位置张拉点的初始结构缝宽的实测值为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，千斤顶张拉力实际测值分别为Z₁₀,Z₂₀,Z₃₀,并按断点张拉方法假设本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，千斤顶张拉力实际测值为Z_1n,Z_2n,Z_3n。则每次张拉控制，结构缝宽控制差值为：

千斤顶张拉力控制差值为：

子步骤二：采用指数平滑预测方法实现对预制装配式结构拼装的无级持续张拉控制：

L_t＝aY_t+(1-a)L_t-1

F_t＝bZ_t+(1-b)F_t-1

其中，

L_t为时间t的结构缝宽平滑值，即时间t+1的预测值；

F_t为时间t的千斤顶张拉力平滑值，即时间t+1的预测值；

Y_t为时间t的结构缝宽实际值；

Z_t为时间t的千斤顶张拉力实际值；

L_t-1为时间t-1的结构缝宽平滑值，即时间t的预测值；

F_t-1为时间t-1的千斤顶张拉力平滑值，即时间t的预测值；

a,b为平滑常数，其取值范围为[0,1]；

其中，实际控制过程中，以时间t以Δt＝500ms为时间间隔进行超前预测与连续控制，初始值可取前三次实际测量值，即：

同时预测值应满足以下条件：

L_t≤Y_n,F_t≤Z_n，

Y_n为结构缝宽目标控制值，Z_n为千斤顶张拉力理论目标控制值。

如图3所示。

子步骤四：实现预制装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，利用计算机编程内置预制装配式构件拼装中控主机，根据当前时间的结构缝宽传感器、油压传感器的实际监测值，通过上述方法实现对下一个时间的结构缝宽和千斤顶张拉力的提前预测，并通过控制千斤顶的油量输出控制，实现预制装配式构件拼装的无级持续张拉控制。

由此可见，本发明的优点在于：

1、方法简单可靠，有效克服现有技术的缺陷，适用更为广泛；

2、根据已完成的结构拼装历史数据建立预测方法，提前给出下一步序的控制参数，并驱动拼装设备实现无级持续张拉控制。

3、通过无级持续张拉控制方法，实现装配式结构拼装由断点张拉转为持续张拉，解决了装配式构件拼装存在通讯时滞以及设备反应时间不同的问题，以及断点张拉控制方法存在的阶段张拉控制不到位或张拉过度，严重时存在结构拼装不能就位的问题。

4、可应用在如铁路和城市轨道交通车站、区间、出入口、风道等装配式结构、大型地下空间开发装配式结构、地下管线和综合管廊装配式结构、城市地下人行通道、地下行车隧道装配式结构、其他采用预制装配方式建造的类似工程，具有广泛的推广意义。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (3)

1.一种基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：确定预期线性断点张拉控制曲线，预制装配式构件拼装为N点协同控制，以N＝3，各预制装配式构件的N个不同位置张拉点的初始结构缝宽为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，并确定本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，则张拉控制程序按线性等分进行曲线绘制；

步骤二：确定预制装配式构件拼装断点张拉控制的实际监测值，由于通信延时的迟滞性，实际线性断点张拉阶段控制的实际为不平滑的折线；

步骤三：建立线性断点张拉控制预测方法，根据前期张拉控制监测数据以及历史张拉控制数据经验建立预测方法，从而实现对下一阶段张拉控制值的预测控制，从而实现无级持续张拉控制。

2.如权利要求1所述的基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，其特征在于：步骤三其包含如下子步骤：

子步骤1：预制装配式构件三个不同位置张拉点的初始结构缝宽的实测值为Y₁₀,Y₂₀,Y₃₀，千斤顶张拉力实际测值分别为Z₁₀,Z₂₀,Z₃₀,并按断点张拉方法假设本次预制装配式构件的张拉过程分为n次，则完成结构拼装目标的就位结构缝宽为Y_1n,Y_2n,Y_3n，千斤顶张拉力实际测值为Z_1n,Z_2n,Z_3n。则每次张拉控制，结构缝宽控制差值为：

千斤顶张拉力控制差值为：

子步骤二：采用指数平滑预测方法实现对预制装配式结构拼装的无级持续张拉控制：

L_t＝aY_t+(1-a)L_t-1

F_t＝bZ_t+(1-b)F_t-1

其中，

L_t为时间t的结构缝宽平滑值，即时间t+1的预测值；

F_t为时间t的千斤顶张拉力平滑值，即时间t+1的预测值；

Y_t为时间t的结构缝宽实际值；

Z_t为时间t的千斤顶张拉力实际值；

L_t-1为时间t-1的结构缝宽平滑值，即时间t的预测值；

F_t-1为时间t-1的千斤顶张拉力平滑值，即时间t的预测值；

a,b为平滑常数，其取值范围为[0,1]；

子步骤四：实现预制装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，利用计算机编程内置预制装配式构件拼装中控主机，根据当前时间的结构缝宽传感器、油压传感器的实际监测值，通过上述方法实现对下一个时间的结构缝宽和千斤顶张拉力的提前预测，并通过控制千斤顶的油量输出控制，实现预制装配式构件拼装的无级持续张拉控制。

3.如权利要求2所述的基于差值控制的装配式构件拼装无级持续张拉控制方法，其特征在于：实际控制过程中，以时间t以Δt＝500ms为时间间隔进行超前预测与连续控制，初始值取前三次实际测量值，即：

同时预测值应满足以下条件：

L_t≤Y_n,F_t≤Z_n，

Y_n为结构缝宽目标控制值，Z_n为千斤顶张拉力理论目标控制值。

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