[发明专利]一种对TBM掘进机姿态精确纠偏的方法及系统

说明书

本发明公开了一种对TBM掘进机姿态精确纠偏的方法及系统，该方法包括：根据TBM掘进机当前的姿态确定各组推进油缸所在分区的目标推力，根据TBM掘进机中各组推进油缸所在分区的目标推力，确定各组推进油缸对应的缸腔压强；根据缸腔压强、TBM掘进机中缸腔面积和活塞面积，确定各组推进油缸的目标无杆腔压力；基于模糊比例积分微分算法，根据目标无杆腔压力，确定各组推进油缸的分区压力百分比；根据TBM掘进机的历史总推力，计算目标总推力，并根据分区压力百分比对目标总推力进行分解，得到各组推进油缸的纠偏推力，并根据纠偏推力对TBM掘进机的姿态进行纠偏及控制推进。可以及时、精确地对掘进机的姿态进行纠偏。

技术领域

本发明涉及隧道挖掘技术领域，尤其涉及一种对TBM掘进机姿态精确纠偏的方法及系统。

背景技术

在公路、铁路等建设过程中，常常会遇到隧道掘进工作，而在较长的隧道掘进施工过程中，为满足深大竖井的建设需求，需要用到竖向全断面硬岩隧道掘进机（TunnelBoring Machine，简称TBM）。

与常规全断面硬岩隧道掘进机或盾构机相似，竖向全断面硬岩隧道掘进机的姿态会关系到隧道施工安全和质量，是掘进过程的重要指标。然而，其操作难度大并且拥有丰富操作经验的操作人员较少，造成现场施工质量与施工进度受人为因素影响严重，操作过程中一旦调整不合理，不仅会使施工质量达不到要求、严重影响工期，还可能会造成施工事故。

因此，有必要针对竖向全断面硬岩隧道掘进机进行姿态纠偏，从而满足竖向竖向全断面硬岩隧道掘进机在掘进过程中的姿态控制要求。

发明内容

针对现有技术中难以对TBM掘进机进行精确纠偏的技术问题，本发明提供了一种对TBM掘进机姿态精确纠偏的方法及系统。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明实施例的第一方面，提供一种对TBM掘进机姿态精确纠偏的方法，包括：

基于各分区推力在刀盘上均匀分布、且推力线性变化的原则，根据所述TBM掘进机的掘进机姿态确定各组推进油缸所在分区的目标推力；

根据所述TBM掘进机中各组推进油缸所在分区的目标推力，确定各组推进油缸对应的缸腔压强；

根据所述缸腔压强、所述TBM掘进机中缸腔面积和活塞面积，确定各组推进油缸的目标无杆腔压力；

基于模糊比例积分微分算法，根据所述目标无杆腔压力，确定各组推进油缸的分区压力百分比；

根据所述TBM掘进机的历史总推力，计算目标总推力，并根据所述分区压力百分比对所述目标总推力进行分解，得到各组推进油缸的纠偏推力，并根据所述纠偏推力生成用于对所述TBM掘进机的姿态进行纠偏的纠偏控制指令。

在其中一种实施方式中，所述基于模糊比例积分微分算法，根据所述目标无杆腔压力，确定各组推进油缸的分区压力百分比，包括：

将所述目标无杆腔压力输入基于模糊比例积分微分算法构建的分区压力百分比分析模型，得到所述分区压力百分比分析模型输出的各组推进油缸的分区压力百分比；

其中，所述分区压力百分比分析模型是通过如下方式训练得到的：