[发明专利]盾构推进系统压力闭环控制方法及系统

权利要求书

1.一种盾构推进系统压力闭环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取推进系统的总顶推力、水平合力矩以及垂直合力矩；

根据获取的水平合力矩和垂直合力矩建立全局坐标系，并在全局坐标系下计算总顶推力力矩点与原点的连线逆时针旋转至全局坐标系的Y轴正半轴的夹角作为力矩夹角；

利用所述力矩夹角除以两千斤顶的圆心角得到对应的千斤顶；

在全局坐标系中建立局部坐标系，让局部坐标系的y轴负半轴穿过所得到的对应的千斤顶的中心，将x轴对应y轴正方向的一侧定义为减压区，将x轴对应y轴负方向的一侧定义为增压区；

利用所述垂直合力矩计算得出对应增压区和减压区的顶力增量；

利用顶力增量与所述总顶推力计算得出对应的千斤顶的目标顶力。

2.如权利要求1所述的盾构推进系统压力闭环控制方法，其特征在于，计算顶力增量及目标顶力的步骤包括：

将所述总顶推力根据千斤顶的总数量进行平均分配得到各个千斤顶的初始力值；

根据如下公式计算千斤顶的顶力增量：

式中，ΔF_i为千斤顶的顶力增量，n_total为千斤顶的总数量，R₀为盾构推进系统的计算半径，α_i为从Y轴正半轴顺时针旋转至千斤顶的坐标原点连线的角度；M_v为垂直合力矩，其中增压区的顶力增量为正值，减压区的顶力增量为负值；

利用各千斤顶的初始力值与顶力增量求和得到对应的目标顶力。

3.如权利要求1所述的盾构推进系统压力闭环控制方法，其特征在于，还包括：根据千斤顶对应的目标顶力计算对应的目标压力。

4.如权利要求1所述的盾构推进系统压力闭环控制方法，其特征在于，在计算千斤顶的目标顶力时，若千斤顶落在所述局部坐标系的x轴上，则利用所述总顶推力进行平均分配得到对应的目标顶力。

5.一种盾构推进系统压力闭环控制系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取推进系统的总顶推力、水平合力矩以及垂直合力矩；

坐标建立单元，与所述获取单元连接，用于根据获取的水平合力矩和垂直合力矩建立全局坐标系；

千斤顶选取单元，与所述坐标建立单元及所述获取单元连接，用于在全局坐标系下计算总顶推力力矩点与原点的连线逆时针旋转至全局坐标系的Y轴正半轴的夹角作为力矩夹角，还用于利用所述力矩夹角除以两千斤顶的圆心角得到对应的千斤顶；

区域划分单元，与所述坐标建立单元及所述千斤顶选取单元连接，用于在全局坐标系中建立局部坐标系，让局部坐标系的y轴负半轴穿过所得到的对应的千斤顶的中心，将x轴对应y轴正方向的一侧定义为减压区，将x轴对应y轴负方向的一侧定义为增压区；

增量计算单元，与所述区域划分单元及所述获取单元连接，用于利用所述垂直合力矩计算得出对应增压区和减压区的顶力增量；

顶力计算单元，与所述增量计算单元连接，用于利用顶力增量及所述总顶推力计算得出对应的千斤顶的目标顶力。

6.如权利要求5所述的盾构推进系统压力闭环控制系统，其特征在于，所述增量计算单元在计算顶力增量时，

根据如下公式计算千斤顶的顶力增量：

式中，ΔF_i为千斤顶的顶力增量，n_total为千斤顶的总数量，R₀为盾构推进系统的计算半径，α_i为从Y轴正半轴顺时针旋转至千斤顶的坐标原点连线的角度；M_v为垂直合力矩，其中增压区的顶力增量为正值，减压区的顶力增量为负值；

所述顶力计算单元在计算目标顶力时，将所述总顶推力根据千斤顶的总数量进行平均分配得到各个千斤顶的初始力值；

利用各千斤顶的初始力值与顶力增量求和得到对应的目标顶力。

7.如权利要求5所述的盾构推进系统压力闭环控制系统，其特征在于，还包括压力计算单元，与所述顶力计算单元连接，用于根据千斤顶对应的目标顶力计算对应的目标压力。

8.如权利要求5所述的盾构推进系统压力闭环控制系统，其特征在于，所述顶力计算单元在计算千斤顶的目标顶力时，若千斤顶落在所述局部坐标系的x轴上，则利用所述总顶推力进行平均分配得到对应的目标顶力。