阅读说明：本技术 一种掘进机后支腿系统的控制方法及控制系统 (Control method and control system for rear supporting leg system of heading machine ) 是由 刘飞香 侯昆洲 任赛楠 黄春霞 刘宏亮 丁斌斌 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种掘进机后支腿系统的控制方法,包括：判断后支腿支撑处围岩是否异常；消除撑靴收回后和撑靴收回瞬间对后支腿油缸的影响；控制推进油缸缩回；控制掘进机换步,预先消除在后支腿油缸缩回时对扭矩油缸的影响；控制后支腿油缸缩回；控制推进油缸伸出,并控制掘进机向前掘进,当掘进机掘进至预设行程则停止掘进；重复下一循环,直至掘进机掘进至预设深度。本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法实现了掘进机在掘进过程中对后支腿系统的自动化控制,避免了因人工操作而带来的不确定性,提高了掘进机的自动化水平和控制精度,提高了施工质量。本发明还公开了一种用于实施上述掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统。(The invention discloses a control method of a rear supporting leg system of a heading machine, which comprises the following steps: judging whether the surrounding rock at the supporting position of the rear supporting leg is abnormal or not; the influence on the rear supporting leg oil cylinder after the supporting shoe is retracted and at the moment of retracting the supporting shoe is eliminated; controlling the propulsion oil cylinder to retract; controlling the heading machine to change steps, and eliminating the influence on the torque oil cylinder when the rear support oil cylinder retracts in advance; controlling the rear support oil cylinder to retract; controlling the propulsion oil cylinder to extend out, controlling the tunneling machine to tunnel forwards, and stopping tunneling when the tunneling machine tunnels to a preset stroke; and repeating the next cycle until the tunneling machine tunnels to the preset depth. The control method of the rear supporting leg system of the heading machine provided by the invention realizes the automatic control of the rear supporting leg system in the heading process of the heading machine, avoids the uncertainty caused by manual operation, improves the automation level and the control precision of the heading machine, and improves the construction quality. The invention also discloses a control system for implementing the control method of the rear supporting leg system of the heading machine.)

一种掘进机后支腿系统的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，涉及一种掘进机后支腿系统的控制方法。此外，本发明还涉及一种用于实施上述掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统。

背景技术

全断面硬岩隧道掘进机是集机、电、液、光、气等系统于一体的大型隧道施工装备，包括敞开式掘进机、单护盾掘进机和双护盾掘进机等种类，可用于掘进、支护、出渣等施工工序并进行连续作业，具有掘进速度快、环保、综合效益高等优点。

后支腿作为掘进机的重要支撑结构，在掘进换步时，起到为掘进机提供支撑力，维持掘进机掘进姿态的作用。目前，对掘进机后支腿的控制仍以人工操作为主，通过撑靴和后支腿的状态反馈信号，司机发出控制指令，但控制效果和控制精度受操作人员经验水平影响较大，操作不当则可能引起后支腿伸出或缩回超限，使刀盘上、下偏移，导致掘进机姿态变化和刀具损坏等不良后果。

在实际掘进换步过程中，后支腿油缸伸出预定行程后，撑靴缩回的瞬间，主梁、撑靴、连接桥等部件的重量会全部施加给后支腿，导致后支腿油缸压强猛增，而由于油液的可压缩性，压强增大使液压油压缩，会造成后支腿伸出行程缩短，也会引发掘进机姿态变化、刀具损坏等不良后果，严重影响掘进机掘进质量和刀盘使用寿命；另外，后支腿伸出位置可能存在凹陷、突出等围岩不平整情况，导致支撑失效。

综上所述，如何提高掘进机后支腿系统的控制精度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种掘进机后支腿系统的控制方法，可以代替现有技术中人工对掘进机后支腿进行控制的方式，实现掘进机后支腿的自动化控制，降低人工操作带来的不确定性，提高掘进机的自动化水平和控制精度，保证施工质量。

本发明的另一目的是提供一种用于实施上述掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种掘进机后支腿系统的控制方法，包括：

步骤S1，控制后支腿油缸伸出，判断后支腿支撑处围岩是否异常，若是，则控制掘进机暂停工作，若否，则进入步骤S2；

步骤S2，控制所述后支腿油缸继续伸出，以便消除撑靴收回后和所述撑靴收回瞬间对所述后支腿油缸的压缩行程的影响；

步骤S3，控制推进油缸缩回至预设距离；

步骤S4，控制所述掘进机换步，并预先消除在所述后支腿油缸缩回时对扭矩油缸造成的影响；

步骤S5，控制所述后支腿油缸缩回；

步骤S6，控制所述推进油缸伸出，并控制所述掘进机向前掘进，判断所述掘进机是否掘进至预设行程，若否，则控制所述掘进机继续向前掘进，若是则控制所述掘进机停止掘进，并进入步骤S7；

步骤S7，判断所述掘进机是否掘进至预设深度，若是，则停止掘进，若否，则返回步骤S1。

优选的，所述控制后支腿油缸伸出，判断后支腿支撑处围岩是否异常，包括：

控制所述后支腿油缸伸出L₁，L₁为所述后支腿油缸由初始状态至所述后支腿油缸压力开始发生变化时所述后支腿油缸的伸出行程；

判断|L₁-L₂|是否小于预设值ε，若是，则判定所述后支腿支撑处围岩没有异常，若否，则判定所述后支腿支撑处围岩异常；所述L₂为预先设定的预设伸出行程。

优选的，所述控制掘进机暂停工作，还包括：

控制所述掘进机发出警报信息。

优选的，所述控制所述后支腿油缸继续伸出，以便消除撑靴收回后和所述撑靴收回瞬间对所述后支腿油缸的压缩行程的影响，包括：

控制所述后支腿油缸伸出直至所述扭矩油缸压力为零；

控制撑靴油缸收回，并控制所述后支腿油缸在所述撑靴收回瞬间补偿由于零部件重力而导致的压缩行程。

优选的，所述控制所述后支腿油缸伸出直至所述扭矩油缸压力为零，包括：

控制所述后支腿油缸伸出，并保持ΔL＝Δh，其中ΔL为所述后支腿油缸的行程增量，Δh为所述后支腿油缸的油液压缩高度。

优选的，所述并控制所述后支腿油缸在所述撑靴收回瞬间补偿由于零部件重力而导致的压缩行程，包括：

增大所述后支腿油缸的液压泵功率W，控制所述后支腿油缸伸出ΔL₁，并控制所述撑靴收回，且所述ΔL₁＝Δh₁；

其中B为刀盘到所述后支腿的水平距离，G为所述零部件的重量，S为所述后支腿油缸的横截面积，H为所述后支腿油缸的长度，L为所述后支腿油缸的伸出行程，k为油液弹性模量，M为所述撑靴收回位置与所述刀盘的水平距离，A为所述推进油缸缩回到位状态下与所述刀盘的水平距离。

优选的，所述增大所述后支腿油缸的液压泵功率W，控制所述后支腿油缸伸出ΔL₁，并控制所述撑靴收回，还包括：

记录所述推进油缸的伸出行程X，并计算所述撑靴收回位置与所述刀盘的水平距离M，所述水平距离M＝X+A。

优选的，所述控制所述掘进机换步，并预先消除在所述后支腿油缸缩回时对扭矩油缸造成的影响，包括：

控制撑靴油缸伸出，并使所述撑靴支撑洞壁；

控制所述扭矩油缸伸出△N＝△h₂，直至所述后支腿油缸压力为零；其中△N为所述扭矩油缸的行程增量，△h₂为所述后支腿油缸的油液压缩高度，△F₁为所述扭矩油缸的压力增量，S₁为所述扭矩油缸的横截面积，H₁为所述扭矩油缸的长度，N为所述扭矩油缸的伸出行程。

一种控制系统，包括：

围岩异常判断装置，用于控制后支腿油缸伸出，判断后支腿支撑处围岩是否异常，并在所述后支腿支撑处围岩异常时，控制所述掘进机暂停工作；

压缩行程控制装置，用于控制所述后支腿油缸伸出，以便消除撑靴收回后和所述撑靴收回瞬间影响所述后支腿油缸的压缩行程；

换步控制装置，用于控制所述掘进机换步，并预先消除在所述后支腿油缸缩回时对扭矩油缸造成的影响；

掘进行程判断装置，用于判断所述掘进机单次掘进过程是否掘进至预设行程，以及判断所述掘进机是否掘进至预设深度；

决策处理单元，用于控制所述围岩异常判断装置、所述压缩行程控制装置、所述掘进行程判断装置和所述换步控制装置动作；

所述围岩异常判断装置、所述压缩行程控制装置、所述掘进行程判断装置和所述换步控制装置均与所述决策处理单元连接。

优选的，所述压缩行程控制装置，包括：

第一压缩行程控制单元，用于控制所述后支腿油缸伸出直至所述扭矩油缸压力为零；

第二压缩行程控制单元，用于控制所述后支腿油缸在撑靴收回瞬间补偿由于零部件重力而导致的压缩行程；

所述第一压缩行程控制单元和所述第二压缩行程控制单元均与所述决策处理单元连接。

本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法，包括：步骤S1，控制后支腿油缸伸出，判断后支腿支撑处围岩是否异常，若是，则控制掘进机暂停工作，若否，则进入步骤S2；步骤S2，控制后支腿油缸继续伸出，以便消除撑靴收回后和撑靴收回瞬间对后支腿油缸的压缩行程的影响；步骤S3，控制推进油缸缩回至预设距离；步骤S4，控制掘进机换步，并预先消除在后支腿油缸缩回时对扭矩油缸造成的影响；步骤S5，控制后支腿油缸缩回；步骤S6，控制推进油缸伸出，并控制掘进机向前掘进，判断掘进机是否掘进至预设行程，若否，则控制掘进机继续向前掘进，若是则控制掘进机停止掘进，并进入步骤S7；步骤S7，判断掘进机是否掘进至预设深度，若是，则停止掘进，若否，则返回步骤S1。

相比于背景技术中的人工控制方式，本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法实现了掘进机在掘进过程中对后支腿动作的自动化控制，避免了因人工操作而带来的不确定性，提高了掘进机的自动化水平和控制精度，从而提高了施工质量。

另外，在控制后支腿油缸伸出的过程中，会预先消除撑靴收回后和撑靴收回瞬间对后支腿油缸的压缩行程的影响；避免因撑靴的收回而使后支腿油缸的伸出行程发生改变，使后支腿的支撑过程更加稳定可靠，避免了刀具因后支腿支撑不稳固而受损，延长了刀盘的使用寿命；同时，后支腿支撑稳固也可以避免因主梁位置变化而造成的掘进机姿态改变和洞壁不光滑的问题，进一步保证施工质量。

并且本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法，还可以对后支腿支撑处围岩的情况进行判断，并在后支腿支撑处的围岩异常时及时控制掘进机暂停工作，避免了施工过程中因后支腿支撑处围岩异常而支撑失效的情况，提高了施工安全性和可靠性。

此外，本发明还提供了一种用于实施上述掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的掘进机后支腿系统的具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供的掘进机后支腿系统的支撑处围岩结构示意图；

图3为本发明所提供的扭矩油缸的剖面示意图；

图4为本发明所提供的掘进机撑靴收回瞬间受力分析示意图；

图5为本发明所提供的掘进机后支腿系统的控制方法的具体实施例一的流程示意图；

图6为本发明所提供的掘进机后支腿系统的控制方法的具体实施例二的流程示意图。

图1-6中：

1为刀盘、2为主梁、3为推进油缸、4为鞍架、5为撑靴、51为撑靴油缸、6为后支腿油缸、7为连接桥、8为扭矩油缸、L₁为后支腿油缸由初始状态至后支腿油缸压力开始发生变化时后支腿油缸的伸出行程、L₂为预先设定的预设伸出行程、M为撑靴收回位置与刀盘的水平距离、X为推进油缸的伸出行程、B为刀盘到后支腿的水平距离、G为零部件的重量、△F为后支腿油缸的支撑力增量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种掘进机后支腿系统的控制方法，可以实现对掘进机掘进过程中后支腿的自动化控制，提高掘进机的控制精度和施工质量。本发明的另一核心是提供一种用于实施上述掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统。

请参考图1-6，图1为本发明所提供的掘进机后支腿系统的具体实施例的结构示意图；图2为本发明所提供的掘进机后支腿系统的支撑处围岩结构示意图；图3为本发明所提供的扭矩油缸的剖面示意图；图4为本发明所提供的掘进机撑靴收回瞬间受力分析示意图；图5为本发明所提供的掘进机后支腿系统的控制方法的流程示意图；图6为本发明所提供的掘进机后支腿系统的控制方法的具体实施例二的流程示意图。

本具体实施例提供的掘进机后支腿系统的控制方法，包括：

步骤S1，控制后支腿油缸6伸出，判断后支腿支撑处围岩是否异常，若是，则控制掘进机暂停工作，若否，则进入步骤S2。

上述步骤S1中，后支腿支撑处围岩异常可以是围岩有凹坑或者是凸起等异常，当然还可以是其它异常情况，具体根据实际情况确定。

优选的，为了进一步提高在后支腿支撑处围岩异常时的警惕性，可以在判定围岩异常，停止掘进机工作的同时，控制相关的警告设备发出警报信息，可以是蜂鸣器发出警示声音，也可以是警示灯闪烁等。

步骤S2，控制后支腿油缸6伸出，以便消除撑靴5收回后和撑靴5收回瞬间对后支腿油缸6的压缩行程的影响。

上述步骤S2中，控制后支腿油缸6继续伸出是指在上述步骤S1的基础上，继续控制后支腿油缸6伸出，后支腿油缸6在伸出的过程中需要预先消除撑靴5收回后和撑靴5收回瞬间对后支腿油缸6的压缩行程的影响。

步骤S3，控制推进油缸3缩回至预设距离。

上述步骤S3中，可以设置相应的检测过程，用于检测推进油缸3是否缩回至预设距离，并在推进油缸3缩回至预设距离之后，继续下一步步骤S4的操作。

步骤S4，控制掘进机换步，并预先消除在后支腿油缸6缩回时对扭矩油缸8造成的影响。

上述步骤S4中，后支腿油缸6缩回时，会使主梁2、连接桥7等部件的压力施加于扭矩油缸8，为了避免后支腿油缸6缩回时对扭矩油缸8造成影响，可以预先控制扭矩油缸8伸出，并使扭矩油缸8的油液压缩。

步骤S5，控制后支腿油缸6缩回。

步骤S6，控制推进油缸3伸出，并控制掘进机向前掘进，判断掘进机是否掘进至预设行程，若否，则控制掘进机继续向前掘进，若是则控制掘进机停止掘进，并进入步骤S7。

上述步骤S6中，控制掘进机向前掘进的过程为单次换步结束后，掘进机向前掘进的行程。

步骤S7，判断掘进机是否掘进至预设深度，若是，则停止掘进，若否，则返回步骤S1。

上述步骤S7中，预设深度为整个掘进工程总的需要掘进的深度，判断掘进机是否掘进至预设深度，是指掘进机总的掘进行程是否已经达到预设深度，若没有，则需由步骤S1继续重复，若已经满足预设深度，则停止掘进，并将相关掘进设备收回。

相比于现有的人工控制方式，本具体实施例提供的掘进机后支腿系统的控制方法实现了掘进机在掘进过程中对后支腿动作的自动化控制，避免了因人工操作而带来的不确定性，提高了掘进机的自动化水平和控制精度，从而提高了施工质量。

另外，在控制后支腿油缸6伸出的过程中，会预先消除撑靴5收回后和撑靴5收回瞬间对后支腿油缸6的压缩行程的影响；避免因撑靴5的收回而使后支腿油缸6的伸出行程发生改变，使后支腿的支撑过程更加稳定可靠，避免了刀具因后支腿支撑不稳固而受损，延长了刀盘1的使用寿命；同时，后支腿支撑稳固也可以避免因主梁2位置变化而造成的掘进机姿态改变和洞壁不光滑的问题，进一步保证施工质量。

并且本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法，还可以对后支腿支撑处围岩的情况进行判断，并在后支腿支撑处的围岩异常时及时控制掘进机暂停工作，避免了施工过程中因后支腿支撑处围岩异常而支撑失效的情况，提高了施工安全性和可靠性。

如图1所示，为本申请文件提供的掘进机的后支腿系统，本发明提供的掘进机后支腿系统的控制方法主要针对后支腿系统中的各个零部件的动作进行控制，后支腿系统包括刀盘1、主梁2、推进油缸3、鞍架4、撑靴5、撑靴油缸51、后支腿油缸6、连接桥7、扭矩油缸8等结构。

在上述实施例的基础上，上述步骤S1包括：

步骤S11，控制后支腿油缸6伸出L₁，L₁为后支腿油缸6由初始状态至后支腿油缸6压力开始发生变化时后支腿油缸6的伸出行程。

上述步骤S11中，在控制后支腿油缸6伸出的过程中，初始状态是指后支腿油缸6处于缩回状态，即L₁为后支腿油缸6由缩回状态至后支腿油缸6压力开始变化的瞬间后支腿油缸6的伸出行程。

上述步骤S11之后，步骤S12之前，还包括对后支腿油缸6的压力进行判断，判断后支腿油缸6压力是否为零，当后支腿油缸6压力为零时，需判断L₁-L₂是否大于或等于L₀，其中L₀为符合要求的后支腿油缸6的最大伸出行程与L₂之间的差值，若L₁-L₂≥L₀，则需停止掘进机工作，若L₁-L₂<L₀则控制后支腿油缸6继续伸出，当后支腿油缸6压力变化为不为零时，继续下一步步骤S12的操作，L₂为预先设定的预设伸出行程。

步骤S12，判断|L₁-L₂|是否小于预设值ε，若是，则判定后支腿支撑处围岩没有异常，若否，则判定后支腿支撑处围岩异常；L₂为预先设定的预设伸出行程。

ε、L₂均为预先设定的值，可以根据实际情况进行确定，不同的施工情况可能需要对应不同的数值，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

本具体实施例中提供的掘进机后支腿系统的控制方法，可以在围岩具有凸起或凹坑的情况下进行判断，并在围岩异常时及时控制掘进机停止工作，避免因围岩异常而影响后支腿的支撑。

在上述实施例的基础上，上述步骤S2包括：

步骤S21：控制后支腿油缸6伸出直至扭矩油缸8压力为零。

上述步骤S21中，在撑靴5收回前，主梁2和连接桥7等部件的压力由扭矩油缸8承担，为了避免撑靴5缩回后，主梁2和连接桥7等部件的压力作用于后支腿油缸6而使后支腿油缸6的伸出行程缩短，需要事先控制后支腿油缸6伸出直至扭矩油缸8压力为零。

需要说明的是，上述步骤S21中，后支腿油缸6在伸出的过程中，同时后支腿油缸6的油液高度进行压缩。

步骤S22：控制撑靴油缸51收回，并控制后支腿油缸6在撑靴5收回瞬间补偿由于零部件重力而导致的压缩行程。

上述步骤S22中，后支腿油缸6需要快速补偿鞍架4、扭矩油缸8等部件重量导致的压缩行程，以避免其在撑靴5缩回的瞬间突然被压缩，而引起掘进机姿态的变化，因此需要控制后支腿油缸6伸出一定行程，以承担鞍架4、扭矩油缸8等部件重量，上述步骤S22中提到的零部件即为鞍架4、扭矩油缸8等零部件。

上述步骤S21包括：

步骤S211，控制后支腿油缸6伸出，并保持ΔL＝Δh，其中ΔL为后支腿油缸6的行程增量，Δh为后支腿油缸6的油液压缩高度。

上述步骤S211中，在后支腿油缸6伸出L₁的基础上，继续控制后支腿油缸6伸出ΔL的行程增量，在伸出ΔL的过程中，后支腿油缸6会慢慢开始承担主梁2、连接桥7等部件的压力，并且后支腿油缸6在伸出ΔL的过程中油液高度会缩回Δh，使后支腿油缸6的相对伸出行程基本保持不变，这样就不会影响掘进机的姿态，当后支腿油缸6完全分担扭矩油缸8的压力，即扭矩油缸8的压力为零时，后支腿油缸6不再继续伸出。

ΔL与Δh的具体计算过程如下：

根据V＝S·(H-L)、ΔV＝S·Δh可以得到：其中ΔV为后支腿油缸6的油液压缩体积，V为后支腿油缸6的油液原体积，△P为后支腿油缸6的压强增量，△F为后支腿油缸6的支撑力增量，S为后支腿油缸6的横截面积，H为后支腿油缸6的长度，L为后支腿油缸6的伸出行程，k为油液弹性模量。

上述实施例提供的掘进机后支腿系统的控制方法，在不增加后支腿相对伸出行程的情况下，分担掉扭矩油缸8的压力，避免在撑靴5缩回后后支腿油缸6突然被压缩。

在上述实施例的基础上，上述步骤S22包括；

步骤S221，增大后支腿油缸6的液压泵功率W，控制后支腿油缸6伸出ΔL₁，并控制撑靴5收回，且ΔL₁＝Δh₁；

其中B为刀盘1到后支腿的水平距离，G为零部件的重量，S为后支腿油缸6的横截面积，H为后支腿油缸6的长度，L为后支腿油缸6的伸出行程，k为油液弹性模量，M为撑靴5收回位置与刀盘1的水平距离，A为推进油缸3缩回到位状态下与刀盘1的水平距离。

在上述步骤S221中，可以控制后支腿油缸6的液压泵功率增加至W₁，并且W＝Fv，其中F为后支腿油缸6的支撑力，v为后支腿油缸6的伸出速度，为保证撑靴5收回瞬间后支腿快速补偿后支腿油缸6压缩行程，减小对掘进机姿态和刀盘1的影响，将后支腿油缸6液压泵功率W增大到W1，并在后支腿油缸6伸出到位之后，将后支腿油缸6的液压泵功率恢复至伸出ΔL₁之前的功率W。

在上述步骤S221中，还包括；

步骤S2211，记录推进油缸3的伸出行程X，并计算撑靴5收回位置与刀盘1的水平距离M，水平距离M＝X+A，如图4所示。

在实际计算的过程中，由于撑靴5收回瞬间，会将自身与鞍架4等部件重量施加给后支腿，后支腿油缸6的压强突增，根据杠杆原理，此时，后支腿油缸6支撑力增量△F＝MB/G＝(X+A)B/G，并且根据可以得到

在后支腿油缸6的伸出过程中，撑靴5逐渐缩回，并且鞍架4、扭矩油缸8等部件的重量作用于后支腿油缸6，由于后支腿油缸6在伸出过程中保持ΔL₁＝Δh₁，因此能够保证掘进机的位姿不会发生改变，避免刀具损坏，延长刀盘1的使用寿命，当鞍架4、扭矩油缸8等部件的重量完全作用于后支腿油缸6，且撑靴5缩回到位之后，后支腿油缸6不再伸出。

在上述实施例的基础上，步骤S4包括：

步骤S41，控制撑靴油缸51伸出，并使撑靴5支撑洞壁；

步骤S42，控制扭矩油缸8伸出△N＝△h₂，直至后支腿油缸6压力为零；其中△N为扭矩油缸8的行程增量，△h₂为后支腿油缸6的油液压缩高度，△F₁为扭矩油缸8的压力增量，S₁为扭矩油缸8的横截面积，H₁为扭矩油缸8的长度，N为扭矩油缸8的伸出行程。

在后支腿油缸6缩回的过程中，会使主梁2、连接桥7等部件的压力作用于扭矩油缸8，为了避免扭矩油缸8的行程因此缩短，可以预先消除在后支腿油缸6缩回时对扭矩油缸8造成的影响，即在后支腿油缸6缩回之前，控制撑靴油缸51伸出，并使撑靴5顶紧洞壁，控制扭矩油缸8伸出△N＝△h₂，分担后支腿油缸6的压力直至后支腿油缸6的压力为零，此时再控制后支腿油缸6缩回，则不会影响扭矩油缸8的行程，并且扭矩油缸8在伸出的过程中，始终保持△N＝△h₂，并不会对扭矩油缸8的相对伸出长度造成影响，使掘进机的位姿不会因扭矩油缸8而发生改变，以保证施工质量。

除了上述掘进机后支腿系统的控制方法，本发明还提供一种用于实施上述实施例公开的掘进机后支腿系统的控制方法的控制系统，该控制系统包括：围岩异常判断装置，用于判断后支腿支撑处围岩是否异常，并在后支腿支撑处围岩异常时，控制掘进机暂停工作；压缩行程控制装置，用于控制后支腿油缸6伸出，以便消除撑靴5收回后和撑靴5收回瞬间后支腿油缸6的压缩行程；换步控制装置，用于控制掘进机换步，并预先消除在后支腿油缸6缩回时对扭矩油缸8造成的影响；掘进行程判断装置，用于判断掘进机单次掘进过程是否掘进至预设行程，以及判断掘进机是否掘进至预设深度；决策处理单元，用于控制围岩异常判断装置、压缩行程控制装置、掘进行程判断装置和换步控制装置动作；围岩异常判断装置、压缩行程控制装置、掘进行程判断装置和换步控制装置均与决策处理单元连接。

优选的，可以使压缩行程控制装置，包括：第一压缩行程控制单元，用于控制后支腿油缸6伸出直至扭矩油缸8压力为零；第二压缩行程控制单元，用于控制后支腿油缸6在撑靴5收回瞬间补偿由于零部件重力而导致的压缩行程；第一压缩行程控制单元和第二压缩行程控制单元均与决策处理单元连接。

在使用本发明提供的控制系统的过程中，首先通过围岩异常判断装置判断后支腿支撑处的围岩是否异常，当异常时，则控制掘进机停止工作，并发出报警信号，当没有异常时，则通过压缩行程控制装置，控制后支腿油缸6伸出，并且后支腿油缸6在伸出的过程中保证后支腿油缸6伸出的行程与后支腿油缸6中油液的压缩高度一致，以避免掘进机的位姿发生变化，同时消除撑靴5收回后主梁2和连接桥7等对后支腿油缸6压缩行程的影响，以及撑靴5收回瞬间鞍架4、扭矩油缸8等部件的重量对后支撑腿压缩行程的影响，并在控制后支腿油缸6伸出的过程中控制撑靴5缩回。之后，通过决策处理单元控制推进油缸3缩回至预设距离，并通过换步控制装置控制掘进机换步，并预先消除在后支腿油缸6缩回时对扭矩油缸8造成的影响，具体可通过控制扭矩油缸8伸出实现；然后控制后支腿油缸6缩回，并控制推进油缸3伸出，控制掘进机向前掘进，判断掘进机是否掘进至预设行程，若是则控制掘进机停止掘进，若否，则继续掘进；当掘进机单次换步之后掘进至预设行程时，则进一步判断掘进机是否掘进至预设深度，若是，则停止掘进，若否则返回步骤S1重复进行下一步掘进。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的掘进机后支腿系统的控制方法及控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。