[發明專利]土壓平衡盾構機導向控制方法、裝置及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202110856474.6
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113374488B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 劉飛香;程永亮;蔡杰;彭輝;余順彬;李榮偉;周再華;劉芳;陸建華;周冰鴿;周幸
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司;中國鐵建股份有限公司
• 主分類號: E21D9/093
• 分類號: E21D9/093;E21D9/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 溫可睿

本申請公開了一種土壓平衡盾構機導向控制方法、裝置及計算機可讀存儲介質。其中，方法包括基于樣本數據訓練用于描述土壓平衡盾構機的導向偏差動態特性的RBF?ARX模型；樣本數據為在輸入信號和輸出信號采用不同采樣周期下所采集的土壓平衡盾構機的導向偏差數據和導向系統數據；RBF?ARX模型利用高斯徑向基函數網絡擬合依存于系統狀態的非線性帶外生變量的自回歸模型的回歸系數。將土壓平衡盾構機的當前推進壓力信息、當前推進速度信息和當前總推進力輸入RBF?ARX模型，根據RBF?ARX模型輸出的盾首和盾尾的導向偏差信息控制土壓平衡盾構機，從而實現對土壓平衡盾構機導向偏差的精準控制，有效保障施工質量。

技術領域

本申請涉及土壓平衡盾構機控制技術領域，特別是涉及一種土壓平衡盾構機導向控制方法、裝置及計算機可讀存儲介質。

背景技術

土壓平衡盾構機為隧道掘進工程專用的大型綜合施工設備，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量、糾偏等功能，是機、電、光、液多場強耦合的現代復雜機電系統，具有時變性、嚴重非線性、強耦合、大突變載荷、遠距離傳動等特點。土壓平衡盾構機的推進系統承擔著整個機器的掘進任務，完成土壓平衡盾構機的轉彎、曲線行進、糾偏以及姿態控制等功能，使得土壓平衡盾構機能沿著事先設定好的路線前進，是土壓平衡盾構機的關鍵系統之一。

土壓平衡盾構機施工過程中，由于受施工環境和掘進機運行工況等不確定因素影響，機器不可避免地會發生實際運行路線與設計軸線偏差超過規范允許值的情況，若不采取必要措施，將會對建筑限界鋪軌及設備安裝等后續工作造成嚴重影響，甚至可能造成地面坍塌或隆起，引起重大事故，故為了保證隧道施工質量，需要高精度控制盾構推進位姿。

為了實現土壓平衡盾構機高水平的實時姿態控制，除須具備高精度的盾構姿態測量手段外，如何實施高精度控制手段是保證土壓平衡盾構機沿軸線掘進的關鍵。而針對具有時變性、非線性、強耦合、載荷突變的土壓平衡盾構機導向系統，其運行參數會由于地質條件的改變而不同，因而難以準確地建立其機理數學模型，傳統的控制方法很難在土壓平衡盾構機的位姿控制中得到應用。

鑒于此，如何實現對土壓平衡盾構機導向偏差的精準控制，以保證施工質量，是所屬領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容

本申請提供了一種土壓平衡盾構機導向控制方法、裝置及計算機可讀存儲介質，實現對土壓平衡盾構機導向偏差的精準控制，可有效保障施工質量。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供以下技術方案：

本發明實施例一方面提供了一種土壓平衡盾構機導向控制方法，包括：

預先基于樣本數據訓練得到用于描述土壓平衡盾構機的導向偏差動態特性的RBF-ARX模型；

將所述土壓平衡盾構機的當前推進壓力信息、當前推進速度信息和當前總推進力輸入所述RBF-ARX模型；

根據所述RBF-ARX模型輸出的盾首和盾尾的導向偏差信息控制所述土壓平衡盾構機；其中，所述樣本數據為在輸入信號和輸出信號采用不同采樣周期下所采集的所述土壓平衡盾構機的導向偏差數據和導向系統數據；所述RBF-ARX模型利用高斯徑向基函數網絡擬合依存于系統狀態的非線性帶外生變量的自回歸模型的回歸系數。

可選的，所述基于樣本數據訓練得到用于描述土壓平衡盾構機的導向偏差動態特性的RBF-ARX模型，包括：

基于帶外生變量的自回歸模型、采用推進油缸壓力差值作為輸入變量，推進速度平均值和總推進力作為可測干擾變量，盾首和盾尾垂直或水平導向偏差作為輸出變量構建RBF-ARX模型結構；

利用所述樣本數據，通過極小化所述RBF-ARX模型的預測輸出與實際輸出的誤差平方和，并基于所述土壓平衡盾構機導向系統動態響應模式約束來計算所述RBF-ARX模型結構的最優參數；