项目名称: 复杂隧道线形条件下盾构掘进姿态控制模型研究

项目编号: No.51478146

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 建筑科学

项目作者: 陈剑

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 79万元

中文摘要: 随着我国城市轨道交通建设的飞速发展及直线电机驱动地铁系统的采用,大坡度、小半径曲线等复杂线形的地铁盾构隧道工程不断增多,满足复杂隧道设计轴线的盾构掘进姿态控制问题日益突出。目前,尽管在某些大型盾构上装备有自动控制器,盾构姿态控制的现状仍然依靠现场施工人员的经验以人工操作的方式来实现。由于盾构操作人员的熟练程度不等,操作时的心理、情绪状态各异,使姿态控制精度难以维持一致的标准。为此,本项目针对盾构掘进姿态控制这一涉及盾构掘进与土体相互作用数学模型建立与控制算法实现的关键科学问题,通过理论分析与模型试验的方法,提出盾构超挖及铰接角算法、盾构掘进动态荷载模型的研究内容,建立反映地层条件、盾构操作参数和盾构运行状态耦合作用的盾构运动学和动力学模型,并且在盾构运动学和动力学模型的基础上,设计基于指数趋近律及模糊自适应规则,具有良好适应性和稳定性的盾构掘进姿态滑模变结构控制器。

中文关键词: 盾构;隧道设计轴线;轨迹跟踪;姿态控制;施工参数

英文摘要: Along with the development of the Chinese metro construction and adoption of DC motor driving system, shield tunneling projects at large slope and sharply curved tunnel sections are increasing. Control of shield posture is increasingly prominent for following the complex designed tunnel alignment. Although there are some automatic posture control systems in large shield machines, control of shield posture still rely on experience of shield operators. Since the proficiency level, psychology, and emotional situation of shield operators are different, it is sometimes difficult to control the shield in a complex tunnel alignment. Therefore, it is proposed to develop the operation model of overcut, articulation, and the load model acting on shield during excavation. The operation model is used to calculate copy cutter length and range, and articulated angle based on vector analysis, which is applicable on general compound alignments with three-dimensional curvature. The load model is composed of five forces: force due to the self weight of machine, forces on the shield tail, force due to the jack thrust, force acting at the excavation face, and force acting on the shield skin plate. In the load model, a decoupled model of the cutter head load is established, in which the interaction between the cutter head and the soil on the excavation interface is considered. The coupled system between the cutter head and the soil is considered as two correlative subsystems. Equilibrium differential equations and boundary conditions are established for decoupled analysis. Finally, Kinematics and dynamics equations are established respectively. In order to achieve the control of shield posture purposes, sliding mode controller with exponential approach law and fuzzy adaptive rules is proposed.

英文关键词: Shield;Designed tunnel axis (DTA);Trajectory tracking;Posture control;Construction parameters

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

【AAAI2022】一种基于状态扰动的鲁棒强化学习算法
专知会员服务
36+阅读 · 2022年1月31日
深度学习人脸特征点自动定位综述
专知会员服务
24+阅读 · 2021年12月1日
专知会员服务
37+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
104+阅读 · 2021年6月23日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
140+阅读 · 2021年2月17日
专知会员服务
35+阅读 · 2020年11月26日
多智能体深度强化学习的若干关键科学问题
专知会员服务
195+阅读 · 2020年5月24日
人机对抗智能技术
专知会员服务
214+阅读 · 2020年5月3日
基于规则的建模方法的可解释性及其发展
专知
5+阅读 · 2021年6月23日
【APC】先进过程控制系统(APC: Advanced Process Control)
产业智能官
69+阅读 · 2020年7月12日
交通评价指标概略
智能交通技术
15+阅读 · 2019年7月21日
人体骨骼关键点检测综述
极市平台
22+阅读 · 2018年6月29日
【工业智能】电网故障诊断的智能技术
产业智能官
34+阅读 · 2018年5月28日
李克强:智能车辆运动控制研究综述
厚势
21+阅读 · 2017年10月17日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月17日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月17日
小贴士
相关VIP内容
【AAAI2022】一种基于状态扰动的鲁棒强化学习算法
专知会员服务
36+阅读 · 2022年1月31日
深度学习人脸特征点自动定位综述
专知会员服务
24+阅读 · 2021年12月1日
专知会员服务
37+阅读 · 2021年9月14日
专知会员服务
104+阅读 · 2021年6月23日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
140+阅读 · 2021年2月17日
专知会员服务
35+阅读 · 2020年11月26日
多智能体深度强化学习的若干关键科学问题
专知会员服务
195+阅读 · 2020年5月24日
人机对抗智能技术
专知会员服务
214+阅读 · 2020年5月3日
相关资讯
基于规则的建模方法的可解释性及其发展
专知
5+阅读 · 2021年6月23日
【APC】先进过程控制系统(APC: Advanced Process Control)
产业智能官
69+阅读 · 2020年7月12日
交通评价指标概略
智能交通技术
15+阅读 · 2019年7月21日
人体骨骼关键点检测综述
极市平台
22+阅读 · 2018年6月29日
【工业智能】电网故障诊断的智能技术
产业智能官
34+阅读 · 2018年5月28日
李克强:智能车辆运动控制研究综述
厚势
21+阅读 · 2017年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员