[发明专利]一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法

权利要求书

1.一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过设置在现场的监测装置，获取基坑周边土体的特性参数和支撑轴力数据；

S2、将所述步骤S1中的特性参数和支撑轴力数据进行格式化处理，得到格式化数据；

S3、根据所述步骤S2中的格式化数据，建立长短时记忆循环神经网络模型，获取基坑灾变第一发生时间；

S4、根据所述步骤S2中的格式化数据，采用卡尔曼滤波法，获取基坑灾变第二发生时间；

S5、对基坑灾变第一发生时间和基坑灾变第二发生时间进行平均值计算，获取基坑灾变发生预测时间，在临界灾变发生预测时间之前对基坑支撑轴力进行最优化调整和控制。

2.根据权利要求1所述的一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的监测装置包括支撑应力传感器、土压力盒、土体沉降计、测斜管、孔隙水压力计和水位管。

3.根据权利要求1所述的一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的特性参数包括基坑支撑的内力参数、土体分层沉降量、地表水平位移量、孔隙水压力值和地下水位参数。

4.根据权利要求1所述的一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的格式化处理包括等间隔化处理和归一化处理。

5.根据权利要求1所述的一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、将所述步骤S2中的格式化数据作为训练集代入循环神经网络结构中，利用外界输入激发网络，进行循环神经网络训练，在设定时间周期内的每个时间步，通过长短时记忆循环神经网络控制门路对变量进行更新；

S32、采用梯度下降算法更新LSTMs长短时记忆循环神经网络的参数；

S33、根据新的训练数据重复步骤S32，不断迭代更新其中的权重，直到得到收敛的参数值，停止迭代。

6.根据权利要求1所述的一种智能化主动伺服基坑轴力控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、选取一组初始状态值和初始观测值用作初始分析，计算初始估值X(0)、Z(0)和初始估值方差P(0)；

S42、根据基坑开挖过程的模型，获取基坑下一状态的结果X(t/t-1)：

X(t/t-1)＝AX(t-1/t-1)+BU(t)

其中，X(t-1/t-1)为上一状态最优的结果，U(t)为现在状态的控制量，A和B是基坑灾变的控制参数矩阵；

S43、计算预估计对应于X(t/t-1)的协方差矩阵：

P(t/t-1)＝AP(t-1/t-1)A^T+Q

其中，P(t-1/t-1)为X(t-1/t-1)对应的协方差矩阵，A^T表示A的转置矩阵，Q是系统过程W(t)的协方差矩阵，

计算卡尔曼增益矩阵：

K(t)＝P(t/t-1)H^T(HP(t/t-1)H^T+R)^-1

其中，R是系统过程V(t)的协方差矩阵，H是观测系统的控制参数矩阵；

S44、用预测值和观测值更新t状态下的最优化估算值X(t/t)和协方差矩阵P(t/t)：

X(t/t)＝X(t/t-1)+K(t)(Z(t)-HX(t/t-1))

P(t/t)＝(E-K(t)H)P(t/t-1)

其中，E是值为1的矩阵，当系统进入t+1状态时，t状态时的X(t/t)就是t+1状态时的X(t-1/t-1)，t状态时的P(t/t)就是t+1状态时的P(t-1/t-1)，以此类推，通过自回归运算得到基坑灾变发生时间。