南水北调工程是关系国计民生的重大战略性投资项目,项目实施进程中输水渠道的开挖是工程的首要任务。工程在进行衬砌施工之前需要对渠坡进行精削坡,结构层中排水系统的安装还需要开挖沟槽,按照南水北调的技术要求,混凝土衬砌的土质坡面平整度应不大于20mm/2m。施工中渠道边坡表面平整度不易控制且技术要求较为严格,再加上工程中水泥改性土的加工处理对刀具的转速影响较大等问题,对大跨度削坡开槽机关键技术的研究与探索显得尤为重要。文中在切削刀架机械结构的基础上研究设计了一种切削刀头自适应控制系统,该设计可以使刀具自动调整切削速度,确保在复杂工作情况下始终匀速切削,适应了坡面局部土体硬度实际变化,减少了因坡面局部土体扰动和剥落影响坡面,沟槽成型后平整顺直,进一步提高作业效率。该闭环自适应切削控制系统采用单片机为核心控制器件,运用智能模糊PID控制算法,在测速装置的基础上,还包括变频装置、动力装置、减速器、切削刀头等,完成了基于霍尔传感器的变频电机转速测量系统的硬件电路设计。转速控制是一个复杂多变的控制过程,为适应复杂系统的控制要求,本设计采用传统PID控制和模糊控制相结合的混合智能算法,在simulink模块建立控制系统的数学模型,利用MATLAB仿真软件对控制系统进行了控制效果的动态分析,仿真结果表明:混合智能模糊PID算法与常规PID算法相比,确实具有较强的鲁棒性,并且控制动态性能良好。