盾构机密封舱多点土压平衡优化控制策略

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1、‘－■？．？…？．．ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ倾士室位１￡文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ盾构机密封船多点土压平衡优化控制策略控制理论与控制工程学科专业——＿作者姓名李愷却—指导教师邵＿晚—教授—２０５Ａａ答辩日期＿Ｊ＿＾．硕士学位论文盾构机密封船多点土压平衡优化控制策略ＯｐｔｉｍａｌＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＳｈｉｅｌｄＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉｏｉｎｔＥａｒｔｈｐＰｒｅｓｓｕｒｅＢａｌａｎｃｅ作者姓名：李悄如学科、专业

2、：控制理论与控制工程学号：２１２０９１４８指导教师：邵诚教授完成日期：２０１５．６．１大！ｔ理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

3、＾Ｐ＂学位论文题目－：ｆｈ构如％ｉ１＾４、作者签名：，▲日期：年月日＿本＿Ｊ＿Ｊ＿！大连理工大学硕士学位论文，摘要土压平衡盾构机是一种地下隧道施工中的专用工程机械，是目前最为先进的新型盾、构，被广泛应用于地铁險道公路險道、水利工程等地下工程建设。盾构施工过程中，掘进面压力失衡是导致地表塌陷或隆起等安全事故的主要原因，保持掘进面与盾构机密封舱之间的土压平衡是安全、高效施工的关键。地质条件的随机多样性与多场親合作用使得掘进面的物理和力学行为极为复杂、难以预测，因而目前实际施工中的土压平衡控制仍主要依靠人工经验来进行。因此，实现盾构机密

4、封舶：土庄平衡的自动控制是盾构技术研宄中的重要课题。本文在对盾构掘进过程进行机理分析的基础上，结合先进控制理论与优化算法，对盾构机密封舱多点土压平衡优化控制策略进行了研宄，主要工作如下：（１）对盾构技术的研究背景、起源、国内外发展情况等进行了概述，阐明了本文的研宄意义。简述土压平衡盾构机的构造以及工作原理，并对盾构掘进过程中的开挖面稳定机理进行了说明。（２）通过对盾构掘进过程进行机理分析，综合考虑了盾构机总推力、推进速度、螺旋输送机转速親合作用对掘进面稳定性的影响，以密封船隔板上带有四个土压传感器的土压平衡盾构机为例，基于自适应神经模糊推理系统，提出了

5、以总推力、推进速度、一螺旋输送机转速以及当前时刻土压值为输入变量，以下时刻的土压值为输出变量的多点土压预测模型。采用现场施工数据对模型进行了仿真验证，结果表明，该模型能够较为精确的对密封舱内的土体压力进行预测。（３）以各压力点土压预测值与对应的土压设定值之间的绝对误差之和最小为优化目标，提出了采用蚁群算法求解最优螺旋输送机转速的盾构机密封舱多点土压平衡优化控制方法，并分别结合密封舱隔板上带有四个土压传感器和五个土压传感器的两种土压平衡盾构机现场施工数据对优化控制策略进行仿真验证，结果表明，优化后土压与设定值之间的均方根误差比优化前减小了一证了该方个

6、数量级，取得了满意的控制效果，验法的有效性。关键词：盾构机；多点土压平衡；自适应神经模糊推理系统；奴群算法－－Ｉ盾构机密封舱多点土压平衡优化控制策略ＯｔｉｍａｌＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＳｈｉｅｌｄＭａｃｈｉｎｅｐＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉｐｏｉｎｔＥａｒｔｈＰｒｅｓｓｕｒｅＢａｌａｎｃｅＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｂａｌａｎｃｅ（ＥＰＢ）ｓｈｉｅｌｄｉｓａｌａｒｇｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ

7、ｉｔｉｓｔｈｅｍｏｓｔａｄｖａｎｃｅｄｓｈｉｅｌｄ，ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｅｔｒｏｔｕｎｎｅｌ，ｈｉｇｈｗａｙｔｕｎｎｅｌ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｉｍｂａｌａｎｃｅｏｆｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｆｒｏｎｔｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｃａｎｌｅａｄｔｏｓｅｒｉｏｕｓａｃｃｉｄｅｎｔｓｓｕｃｈａｓｒｏｕｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎｄｈ