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龙图腾网获悉中国水利水电第六工程局有限公司申请的专利用于TBM施工的长距离皮带机控制系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121232690B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511784933.9，技术领域涉及：G05B19/042；该发明授权用于TBM施工的长距离皮带机控制系统是由叶明;李鹏;崔伟聪;王思源;杨鹏涛;许东;阮超;杨显开;张宁;孟令伟设计研发完成，并于2025-12-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本用于TBM施工的长距离皮带机控制系统在说明书摘要公布了：本发明涉及用于TBM施工的长距离皮带机控制系统，属于TBM施工长距离皮带机控制技术领域。针对TBM施工中长距离皮带机易受负载波动影响的技术问题，本发明采用的技术方案要点如下：设置负载检测单元以及速度检测单元；中央控制器连接负载检测单元、速度检测单元及含变频器和驱动电机的驱动单元，以50ms‑200ms为采样及控制周期，内置模型预测控制算法，在速度、加速度绝对值的约束下，以能耗最小化为目标滚动优化输出目标转矩和转速，变频器采用矢量或直接转矩控制驱动电机运行。该系统主要用于TBM施工中长距离皮带机的出渣运输控制，实现高效稳定运行。

本发明授权用于TBM施工的长距离皮带机控制系统在权利要求书中公布了：1.用于TBM施工的长距离皮带机控制系统，其特征在于，包括： 负载检测单元，其安装于皮带机受料点后方5m-10m，用于实时检测物料负载并生成负载信号，负载检测单元的量程为0kgm-500kgm； 速度检测单元，其安装于皮带机驱动滚筒的轴端，用于实时检测皮带运行速度并生成速度信号，速度检测单元的检测范围为0ms-5ms； 驱动单元，其包括变频器和皮带机驱动电机； 中央控制器，其通过工业总线分别与负载检测单元、速度检测单元、驱动单元连接，中央控制器以50ms-200ms的采样周期接收负载信号和速度信号，并以此采样周期作为控制周期；中央控制器内置模型预测控制算法，模型预测控制算法以负载信号和速度信号作为输入，以皮带机驱动电机的目标转矩和目标转速作为输出，建立包含皮带机动力学方程和能量消耗方程的预测模型，预测时域设置为3s-10s，控制时域设置为1s-3s； 在每个控制周期内，中央控制器执行以下计算步骤：根据当前负载和速度状态，在预测时域内滚动优化未来时间段内的速度序列和转矩序列，以满足TBM出渣速率要求的速度范围1.5ms-3.5ms为约束条件，以皮带机加速度绝对值不超过0.1ms2-0.3ms2为平滑性约束，以驱动单元的总能耗最小化为优化目标；优化计算结束后，将对应控制周期的目标转矩与目标转速作为控制指令输出； 变频器被配置为接收中央控制器发出的目标转矩和目标转速指令，并采用矢量控制或直接转矩控制方式，驱动皮带机驱动电机按指令运行对皮带机运行速度与转矩调节； 中央控制器内置的模型预测控制算法还集成有动态扰动观测器，所述动态扰动观测器以TBM的掘进转速作为前馈信号，并基于所述负载信号和速度信号的实际值与预测值之差，实时估计由TBM掘进突变引入的等效物料扰动载荷； 在滚动优化步骤中，预测模型将等效物料扰动载荷作为时变扰动项引入皮带机动力学方程，并将优化目标修正为驱动单元的总能耗最小化以及皮带机速度波动方差最小化； 其中，速度波动方差是基于预测模型及等效转矩扰动，在预测时域内所预测出的速度序列计算得到； 动态扰动观测器进一步被配置为： 基于等效物料扰动载荷和皮带当前运行速度，建立移动扰动源模型； 移动扰动源模型将TBM掘进突变引入的物料扰动，表征为一个等效集中质量块，等效集中质量块以皮带运行速度从受料点开始，向下游移动，并实时追踪等效集中质量块在皮带机上的当前位置； 在模型预测控制算法的滚动优化步骤中，预测模型集成移动扰动源模型，将等效集中质量块的当前位置和大小，作为时变参数引入到皮带机分段式的动力学方程和能量消耗方程中；其中，优化目标被进一步修正为：在预测时域内，最小化移动扰动源所经路径上高张力区动态张力的波动方差，高张力区至少包括驱动滚筒的切入区。

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