[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)掘進姿態(tài)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910583926.0
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110185463B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 王佩;孔憲光;胡磊;常建濤;劉堯;郭澤坤;劉德坤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: E21D9/093
• 分類號: E21D9/093;E21D9/08
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

1.一種盾構(gòu)掘進姿態(tài)的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)獲取盾構(gòu)數(shù)據(jù)包：

(1a)盾構(gòu)機采集包括刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤扭矩在內(nèi)的a個施工參數(shù)和包括切口水平偏差、切口垂直偏差在內(nèi)的b個盾構(gòu)軸線偏差的盾構(gòu)歷史數(shù)據(jù)，a＞b＞0，并以中位數(shù)對每個施工參數(shù)和每個盾構(gòu)軸線偏差中的缺失值進行填充，得到完整的盾構(gòu)歷史數(shù)據(jù)；

(1b)剔除完整盾構(gòu)歷史數(shù)據(jù)中每個施工參數(shù)和每個盾構(gòu)軸線偏差中的異常值，并對剔除異常值后的每個施工參數(shù)和每個盾構(gòu)軸線偏差進行歸一化，得到盾構(gòu)數(shù)據(jù)包；

(2)獲取b個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包：

設置閾值z，并根據(jù)相關性計算公式，計算盾構(gòu)數(shù)據(jù)包中每個施工參數(shù)與第u個盾構(gòu)軸線偏差之間的相關系數(shù)，然后將大于z的相關系數(shù)所對應的施工參數(shù)和第u個盾構(gòu)軸線偏差進行組合，得到包含c個施工參數(shù)和第u個盾構(gòu)軸線偏差的盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包，u＝1,2,...,b，b個盾構(gòu)軸線偏差對應b個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包，a≥c＞0；

(3)對每個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包進行遞歸特征消除：

(3a)構(gòu)造迭代算法為Ridge回歸、每次迭代消除的冗余施工參數(shù)數(shù)量為m、最終保留的施工參數(shù)數(shù)量為d的遞歸特征消除模型，c＞d＞m＞0；

(3b)將b個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包逐個輸入至遞歸特征消除模型中，對每個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包中冗余施工參數(shù)進行消除迭代，當每個盾構(gòu)掘進初始特征數(shù)據(jù)包中剩余施工參數(shù)特征數(shù)量為d時，迭代結(jié)束，得到b個包含d個施工參數(shù)和與d個施工參數(shù)對應的盾構(gòu)軸線偏差的盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包；

(4)對每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包進行離散化：

對每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的d個施工參數(shù)和與d個施工參數(shù)對應的盾構(gòu)軸線偏差逐個進行離散化，得到b個盾構(gòu)掘進深度特征離散數(shù)據(jù)包，實施步驟為：

(4a)從每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的一個施工參數(shù)或盾構(gòu)軸線偏差中選取K個數(shù)據(jù)點，并將其作為K個類別的聚類中心C₁,C₂,...,C_r,...,C_K，K＞0；

(4b)根據(jù)歐式距離公式，計算每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的一個施工參數(shù)或盾構(gòu)軸線偏差中除去K個數(shù)據(jù)點外的其他數(shù)據(jù)點X_i與聚類中心C_r之間的距離Dis(X_i,C_r)，并將每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的一個施工參數(shù)或盾構(gòu)軸線偏差中除去K個數(shù)據(jù)點外的其他數(shù)據(jù)點劃分到距離最近的以C_r為聚類中心的類別中，得到K個類別；其中，Dis(X_i,C_r)的表達式為：

其中，I為每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的一個施工參數(shù)或盾構(gòu)軸線偏差中除去K個數(shù)據(jù)點外的數(shù)據(jù)量；

(4c)逐個計算K個類別中數(shù)據(jù)點的均值，并將其作為相應類別的聚類中心

(4d)計算每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包包含的一個施工參數(shù)或盾構(gòu)軸線偏差的數(shù)據(jù)偏差D：

(4e)如果D的值收斂，則以每個類別中數(shù)據(jù)點的最大值、最小值作為數(shù)據(jù)區(qū)間的上下限替換類別中數(shù)據(jù)點的值；否則，執(zhí)行步驟(4b)到步驟(4d)；

(5)獲取盾構(gòu)掘進施工參數(shù)分析結(jié)果：

(5a)設置Apriori算法中關聯(lián)規(guī)則的評價指標；

(5b)采用Apriori算法，以每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包中與d個施工參數(shù)對應的盾構(gòu)軸線偏差為標簽數(shù)據(jù)，按照Apriori算法中關聯(lián)規(guī)則的評價指標逐個挖掘每個盾構(gòu)掘進深度特征數(shù)據(jù)包中d個施工參數(shù)與盾構(gòu)軸線偏差之間的關聯(lián)規(guī)則，并將所有的關聯(lián)規(guī)則作為盾構(gòu)掘進施工參數(shù)分析結(jié)果；

(6)對盾構(gòu)掘進姿態(tài)進行控制：

通過盾構(gòu)掘進施工參數(shù)分析結(jié)果對盾構(gòu)機的施工參數(shù)進行設置，實現(xiàn)對盾構(gòu)掘進姿態(tài)的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)掘進姿態(tài)的控制方法，其特征在于，步驟(2)中所述的相關性計算公式，其表達式為：

式中，F(xiàn)_i表示第i個施工參數(shù)，G_u表示第u個盾構(gòu)軸線偏差，cov(F_i,G_u)表示第i個施工參數(shù)和第u個盾構(gòu)軸線偏差之間的協(xié)方差，表示第i個施工參數(shù)F_i的標準差、表示第u個盾構(gòu)軸線偏差G_u的標準差，表示第i個施工參數(shù)F_i和第u個盾構(gòu)軸線偏差G_u之間的相關性系數(shù)。