基于数据驱动的盾构自主姿态控制体系设计和应用
Tunnel Construction（2023）
摘要
为改变盾构掘进过程中姿态控制容易出现不够稳定、准确的问题,提出一种综合人工智能和传统控制理论思想的盾构姿态自主控制体系,以提高成型隧道质量,减少对环境的扰动.控制体系分为规划层和执行层:1)规划层采用集合经验模态分解方法,将原始数据中的高频原始信号平稳化处理后,通过盾构施工过程历史数据和实时数据的离线和在线训练建立盾构运动模型,基于设计轴线对控制轨迹进行规划;2)执行层基于神经网络构建位姿控制器模型,根据实时反馈调节推进参数,实现盾构姿态预测及自主控制.自主姿态控制体系被应用在"智驭号"盾构自主掘进控制系统中,并在杭州至绍兴地铁隧道项目柯桥—笛扬路区间左线施工现场中使用.结果表明,该控制体系的预测准确率、控制精度和稳定性均显著高于人工控制水平.
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