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专利号: 2024119239592
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,所述方法包括:

在盾构机的掘进过程中,记录过去多个历史时刻内的推进阻力信息,获得历史推进阻力序列,结合掘进工程的工程特征信息,进行将来多个未来时刻的推进阻力预测,获得预测推进阻力序列;

根据所述预测推进阻力序列,以提升推进速度和提升土层稳定性为目的,进行所述盾构机推进力的优化,获得优化推进力;

对所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列进行波动分析,并计算获得最小波动推进阻力和最大波动推进阻力,分别进行推进速度分析和土层稳定性分析,获得最小推进速度和最小土层稳定性信息;

根据所述最小推进速度和最小土层稳定性信息,对所述优化推进力进行辅助优化,获得最优推进力,进行所述盾构机的掘进参数调节;

其中,根据所述预测推进阻力序列,以提升推进速度和提升土层稳定性为目的,进行所述盾构机推进力的优化,获得优化推进力,包括:获取盾构机的推进力调节空间,在所述推进力调节空间内随机生成第一推进力;

根据所述第一推进力和所述预测推进阻力序列,进行推进速度预测和土层稳定性等级预测,获得第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,其中,在历史掘进数据内采集样本推进力集合、样本推进阻力集合,以及样本推进速度和样本土层稳定性等级集合,训练推进预测通道,进行推进预测;

根据所述第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,计算获得所述第一推进力的第一推进适应度;

继续在所述推进力调节空间内进行盾构机推进力的优化,直到收敛,输出推进适应度最大的推进力,作为优化推进力。

2.根据权利要求1所述的盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,在盾构机的掘进过程中,记录过去多个历史时刻内的推进阻力信息,获得历史推进阻力序列,结合掘进工程的工程特征信息,进行将来多个未来时刻的推进阻力预测,获得预测推进阻力序列,包括:获取掘进工程的工程特征信息;

在盾构机的掘进过程中,记录过去多个历史时刻内的推进阻力信息,获得历史推进阻力序列;

将所述历史推进阻力序列输入预先训练的推进阻力预测器,预测输出获得所述多个未来时刻的推进阻力预测,获得预测推进阻力序列,其中,所述推进阻力预测器通过监督训练获得。

3.根据权利要求2所述的盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,所述推进阻力预测器的监督训练步骤包括:根据历史时间内的盾构机掘进数据,采集样本工程特征信息集合、样本历史推进阻力序列集合和样本预测推进阻力序列集合;

采用所述样本工程特征信息集合、样本历史推进阻力序列集合和样本预测推进阻力序列集合作为监督训练数据,进行推进阻力预测器的监督训练,直到收敛,并进行测试,在符合要求时,完成训练。

4.根据权利要求1所述的盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,根据所述第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,计算获得所述第一推进力的第一推进适应度,包括:计算所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列的均值,获得平均推进阻力;

获取推进阻力阈值,采用所述平均推进阻力与所述推进阻力阈值的比值,乘以预设稳定权重,获得调整稳定权重,采用1减去所述调整稳定权重,获得速度权重;

根据所述调整稳定权重和速度权重,采用所述第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,计算获得所述第一推进力的第一推进适应度,如下式:;

其中,PRA为推进适应度, 和 为速度权重和调整稳定权重,M为多个未来时刻的数量, 为预测推进速度序列内第i个未来时刻的预测推进速度, 为预设推进速度,为预测土层稳定性等级序列内第i个未来时刻的预测土层稳定性等级, 为预设土层稳定性等级。

5.根据权利要求4所述的盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,对所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列进行波动分析,并计算获得最小波动推进阻力和最大波动推进阻力,分别进行推进速度分析和土层稳定性分析,获得最小推进速度和最小土层稳定性信息,包括:在所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列内随机选取多个第一随机推进阻力和多个第二随机推进阻力;

计算所述多个第一随机推进阻力和多个第二随机推进阻力的均值的偏差幅度,获得第一推进阻力波动幅度;

继续计算获得多个推进阻力波动幅度,计算均值,获得平均推进阻力波动幅度;

抽取所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列内的最大推进阻力和最小推进阻力;

采用所述平均推进阻力波动幅度分别对所述最大推进阻力和最小推进阻力进行正向补偿计算和负向补偿计算,获得最大波动推进阻力和最小波动推进阻力;

将所述最大波动推进阻力和最小波动推进阻力分别结合所述优化推进力输入所述推进预测通道,预测输出获得最小土层稳定性信息和最小推进速度。

6.根据权利要求5所述的盾构机掘进参数调节方法,其特征在于,根据所述最小推进速度和最小土层稳定性信息,对所述优化推进力进行辅助优化,获得最优推进力,包括:获取所述优化推进力的优化预测推进速度和优化预测土层稳定性等级;

计算所述最小推进速度和所述优化预测推进速度的比值,获得速度衰减幅度,采用1加上所述速度衰减幅度,获得速度修正系数;

计算所述最小土层稳定性信息和所述优化预测土层稳定性等级的比值,获得稳定衰减幅度,采用1减去所述稳定衰减幅度,获得稳定修正系数;

采用所述速度修正系数,乘以所述优化推进力,获得速度优化推进力,采用所述稳定修正系数,乘以所述优化推进力,获得稳定优化推进力;

计算所述速度优化推进力和稳定优化推进力的均值,获得最优推进力。

7.一种盾构机掘进参数调节系统,其特征在于,所述系统包括:

推进阻力预测模块,用于在盾构机的掘进过程中,记录过去多个历史时刻内的推进阻力信息,获得历史推进阻力序列,结合掘进工程的工程特征信息,进行将来多个未来时刻的推进阻力预测,获得预测推进阻力序列;

推进力优化模块,用于根据所述预测推进阻力序列,以提升推进速度和提升土层稳定性为目的,进行所述盾构机推进力的优化,获得优化推进力;

波动分析模块,用于对所述历史推进阻力序列和预测推进阻力序列进行波动分析,并计算获得最小波动推进阻力和最大波动推进阻力,分别进行推进速度分析和土层稳定性分析,获得最小推进速度和最小土层稳定性信息;

辅助优化模块,用于根据所述最小推进速度和最小土层稳定性信息,对所述优化推进力进行辅助优化,获得最优推进力,进行所述盾构机的掘进参数调节;

其中,根据所述预测推进阻力序列,以提升推进速度和提升土层稳定性为目的,进行所述盾构机推进力的优化,获得优化推进力,包括:获取盾构机的推进力调节空间,在所述推进力调节空间内随机生成第一推进力;

根据所述第一推进力和所述预测推进阻力序列,进行推进速度预测和土层稳定性等级预测,获得第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,其中,在历史掘进数据内采集样本推进力集合、样本推进阻力集合,以及样本推进速度和样本土层稳定性等级集合,训练推进预测通道,进行推进预测;

根据所述第一预测推进速度序列和第一预测土层稳定性等级序列,计算获得所述第一推进力的第一推进适应度;

继续在所述推进力调节空间内进行盾构机推进力的优化,直到收敛,输出推进适应度最大的推进力,作为优化推进力。

8.一种电子设备,其特征在于,包括:

存储器,用于存储计算机软件程序;

处理器,用于读取并执行所述计算机软件程序,进而实现权利要求1‑6任一项所述的盾构机掘进参数调节方法。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机软件程序,所述计算机软件程序被处理器执行时实现如权利要求1‑6任一项所述的盾构机掘进参数调节方法。