[发明专利]一种复杂地层条件下土压盾构开挖面稳定性预测控制方法

摘要

本发明公开了一种复杂地层条件下土压盾构开挖面稳定性预测控制方法，采用预测控制原理和人工智能技术，在建立土压盾构开挖面稳定压力的理论参考轨迹基础上，根据实时采集的土压盾构掘进参数通过不断学习和训练建立开挖面稳定性智能预测模型；在土压盾构掘进过程中，考虑复杂地层的土压力设定土压盾构开挖面稳定压力期望值，并利用开挖面稳定性智能预测模型得到的预测值与期望值之间的差值来调整优化当前环的盾构掘进参数，达到实际开挖面稳定压力输出值与预测值的误差最小化，建立基于人工智能神经网络和群智能优化算法的土压盾构开挖面稳定性控制器，从而实现复杂地层条件下土压盾构开挖面稳定性的自动跟踪控制和调节。

主权项

一种复杂地层条件下土压盾构开挖面稳定性预测控制方法，其特征在于所述的方法包括以下步骤：    （1）建立开挖面稳定压力参考轨迹模型；（2）确定与开挖面稳定压力有关的盾构掘进参数及相关性；（3）实时采集盾构掘进参数并按管片拼装环数均值化；（4）利用采集的盾构掘进参数，构建基于Elman神经网络的预测模型，以影响土压盾构开挖面稳定性的盾构掘进参数为输入，以盾构开挖面稳定压力为输出，在与参考轨迹比对的基础上通过学习训练得到模型结构及其参数，实现开挖面稳定压力的预测；    （5）构建控制目标优化求解问题，利用PSO粒子群优化算法，求解得到土压盾构施工最优化掘进参数；    （6）利用求解问题得到的最优化掘进参数样本，构建基于Elman神经网络的控制模型，以预测的土压盾构最优化掘进参数为输入，以盾构开挖面稳定压力为输出，得到模型结构及其参数，实现开挖面稳定压力控制；（7）根据设定的参考轨迹模型、建立的预测模型和控制模型构建基于Elman神经网络的预测控制模型，实现复杂地层条件下土压盾构开挖面稳定性预测控制。