暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统技术方案

本发明专利技术公开了一种暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统，清淤系统采用泥浆浓度与电机转速构建的控制算法，根据当前泥浆浓度实时调节电机转速，并包括水下清淤机器人、中转站、以及控制装置，清淤机器人包括行走装置、设置于行走装置的前端的清淤装置、用于提供动力的动力装置、对清淤装置与动力装置进行冷却的冷却装置、以及与控制装置信号连接的感应装置。通过上述方式，本发明专利技术结构简单，通过设置中转站，增加了能够清淤的最大距离，并根据在线监测的泥浆浓度及时调节电机转速，从而实现自动化变速调节，确保清淤工作的顺利进行，自动化控制方式工作效率高且工作状态稳定。控制方式工作效率高且工作状态稳定。控制方式工作效率高且工作状态稳定。

High efficiency and long-distance dredging method and dredging system of underground culvert

【技术实现步骤摘要】
暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统


[0001]本专利技术涉及暗涵清淤
，特别是涉及一种暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统。

技术介绍

[0002]下水道作为城市最重要的基建设施，对于在城市居住的市民来说起到极其重要的作用。而随着城市人口的逐渐增加，每天排入下水道内的污水及各种垃圾也越来也多，长此以往，下水道很容易发生淤积堵塞。目前，各个城市都会采用清淤机器人定期对下水道进行清淤处理。但是，受限于不同下水道内部水位环境不同，清淤机器人的操作人员在对不同环境下的清淤操作很依赖于其清淤年限及熟练度，这种不稳定的清淤操作会降低清淤效率，也使得清淤情况波动较大，不够稳定。此外，目前的清淤机器人都是采用电机水泵等，这种设备在遇到低水位等清淤环境时，不能自动实现变速调节，大部分都是需要操作人员根据水位或泥浆浓度自行进行变速调节，调节方式不够稳定，不能适用于复杂且多变的暗涵环境。
[0003]同时，目前的清淤系统里面并没有设置中转加压站，清淤机器人无法实现长距离的清淤，对于这种总线长度较长的城市下水道而言，清淤机器人需要进出多次才能完成整个清淤工作，这极大地影响了清淤效率。此外，目前的清淤机器人系统并没有设置额外的冷却系统，仅仅是依靠下水道内的水对各个设备进行冷却，在遇到低水位的环境时，清淤机器人无法及时散热，会导致部分设备损坏。
[0004]因此，设计一种结构简单、能够进行长距离清淤、能够适应低水位等复杂的环境、能够根据当前淤泥浓度进行自动变速调节的暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统就很有必要。/>
技术实现思路

[0005]为了克服上述问题，本专利技术提供一种暗涵高效长距离清淤的方法及其清淤系统，通过设置中转站，增加了能够清淤的最大距离，并根据在线监测的泥浆浓度及时调节电机转速，从而实现自动化变速调节，确保清淤工作的顺利进行，自动化控制方式工作效率高且工作状态稳定。
[0006]为实现上述的目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种暗涵高效长距离清淤的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、以二阶时变差分方程的特征模型构建泥浆浓度的连续变化函数，
[0009]y(k)＝f1(k)y(k
‑
1)+f2(k)y(k
‑
2)+C'g0(k)n(k
‑
k0)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0010]式中，y(k)为k时刻的泥浆浓度；y(k
‑
1)为k
‑
1时刻的泥浆浓度；y(k
‑
2)为k
‑
2时刻的泥浆浓度；k0为滞后步数；n(k
‑
k0)为k
‑
k0时刻的转速；C'为约束比例，及在后续步骤进行计算；
[0011]S2、进行预挖试验得出预挖时泥浆浓度与电机转速，带入所述连续变化函数确定特征向量，并确定特征参数f1(k)、f2(k)、以及g0(k)的范围；
[0012]S3、根据所述特征参数的范围按照边界条件对所述特征参数求解；
[0013]S4、构建期望浓度与实际浓度之间的控制模型，
[0014]n(k)＝n
W
(k)+n
L
(k)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0015]式中，n
L
(k)为黄金分割自适应控制模型，
[0016][0017]式中，n
W
(k)为维持跟踪控制模型，
[0018]n
w
(k)＝fn'
W
(k)+(1
‑
f)n
w
(k
‑
1)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0019][0020]式中，f是滤波系数，λ
W
是一个较小的正数。
[0021]S5、根据浓度计实时反馈的当前泥浆浓度计算出期望电机转速，随后通过控制装置对电机转速进行调节。
[0022]进一步的，在步骤S2中，所述特征参数的范围为：
[0023]。
[0024]进一步的，在步骤S3中，边界条件为：
[0025]f1(0)＝0.382(f
1max
‑
f
1min
)+f
1min
[0026]f2(0)＝0.382(f
2max
‑
f
2min
)+f
2min
[0027]g0(0)＝0.382(g
0max
‑
g
0min
)+g
0min
[0028]根据所述边界条件将所述公式(1)改写为：
[0029][0030][0031][0032]随后，根据随机逼近法辨识所述特征参数，所述随机逼近法的递推公式为：
[0033][0034]式中，π(x)为x到D
s
的正交投影。
[0035]进一步的，在步骤S4中，公式(3)中各项参数的公式如下：
[0036][0037][0038][0039][0040]式中，η1、η2为正常数；μ为常数；λ
L
为较小的正数。
[0041]进一步的，在对公式(3)进行计算时，在k时刻通过浓度误差预估的方法获取k+k0和k+k0‑
1时刻的和的数值，其浓度误差预估的公式如下：
[0042][0043]进一步的，为了保证浓度误差预估方法的准确性，在开始时的过渡阶段采用全量参数预估的方法，在后续的近稳态阶段采用误差量参数预估的方法。
[0044]一种暗涵高效长距离清淤的清淤系统，采用所述的暗涵高效长距离清淤的方法，包括水下清淤机器人、中转站、以及控制装置，所述清淤机器人包括行走装置、设置于所述行走装置的前端的清淤装置、用于提供动力的动力装置、对所述清淤装置与所述动力装置进行冷却的冷却装置、以及与所述控制装置信号连接的感应装置。
[0045]进一步的，所述行走装置包括导向轮、驱动轮、套设于所述导向轮与驱动轮的外周壁的履带、设置于所述履带上方的悬架、设置于所述履带内的张紧装置、以及驱动所述驱动轮转动的驱动组件，所述履带的内圈的底端设置有若干支重轮，所述履带的内圈的顶端设置有若干托带轮。
[0046]进一步的，所述清淤装置与所述悬架的前端转动连接，并包括装置主体、分设于所述装置主体左右两侧的两组电机、以及分别与两组所述电机的驱动端连接的搅拌件，所述装置主体上设置有泥浆泵，所述泥浆泵与输泥管的一端连接，所述中转站包括浮体、以及设置于所述浮体上的增压管道泵，所述输泥管的另一端与所述增压管道泵连接；
[0047]所述输泥管的进料端设置有浓度计与泥浆流量计，所述电机与所述浓度计均与所述控制装置信号连接。
[0048]进一步的，所述冷却装置包括液面传感器、冷却水供给组件、以及一端与所述冷却水供给组件连接的冷却水管道，所述冷却水管道的另一端正对所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暗涵高效长距离清淤的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以二阶时变差分方程的特征模型构建泥浆浓度的连续变化函数，y(k)＝f1(k)y(k
‑
1)+f2(k)y(k
‑
2)+C
′
g0(k)n(k
‑
k0)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，y(k)为k时刻的泥浆浓度；y(k
‑
1)为k
‑
1时刻的泥浆浓度；y(k
‑
2)为k
‑
2时刻的泥浆浓度；k0为滞后步数；u(k
‑
k0)为k
‑
k0时刻的转速；C
′
为约束比例，为约束比例，及在后续步骤进行计算；S2、进行预挖试验得出预挖时泥浆浓度与电机转速，带入所述连续变化函数确定特征向量，并确定特征参数f1(k)、f2(k)、以及g0(k)的范围；S3、根据所述特征参数的范围按照边界条件对所述特征参数求解；S4、构建期望浓度与实际浓度之间的控制模型，n(k)＝n
W
(k)+n
L
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，n
L
(k)为黄金分割自适应控制模型，式中，n
W
(k)为维持跟踪控制模型，n
w
(k)＝fn
′
W
(k)+(1
‑
f)n
w
(k
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，f是滤波系数，λ
W
是一个较小的正数；S5、根据浓度计实时反馈的当前泥浆浓度计算出期望电机转速，随后通过控制装置对电机转速进行调节。2.根据权利要求1所述的暗涵高效长距离清淤的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述特征参数的范围为：。3.根据权利要求1所述的暗涵高效长距离清淤的方法，其特征在于，在步骤S3中，边界条件为：f1(0)＝0.382(f
1max
‑
f
1min
)+f
1min
f2(0)＝0.382(f
2max
‑
f
2min
)+f
2min
g0(0)＝0.382(g
0max
‑
g
0min
)+g
0min
根据所述边界条件将公式(1)改写为：根据所述边界条件将公式(1)改写为：根据所述边界条件将公式(1)改写为：
随后，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志炎，阮超，刘军，胡茂锋，汪小东，霍培书，龚杰，汤丁丁，张延军，赵皇，邹静，石稳民，李巧玲，
申请(专利权)人：中建三局绿色产业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：