一种基于多源数据融合的造桥机自适应调姿控制系统的制作方法

本发明涉及桥梁施工装备智能控制，尤其涉及一种基于多源数据融合的造桥机自适应调姿控制系统。

背景技术：

1、随着桥梁施工技术的不断发展，造桥机作为桥梁上部结构安装、支撑和浇筑的核心施工装备，其智能化水平日益提升。现代造桥机已集成自动行走、模板自动开合、底篮高度自动调节及后锚液压调节等智能功能，并通过智能监测系统实时采集倾角、拉力、风速、应变及行走状态等关键参数，结合集成化数据传输与分析技术，实现施工过程的实时监测、数据分析与风险预警。在调姿控制方面，已有技术能够通过北斗卫星定位引导实现模板标高的自动调整，部分系统还通过获取造桥机运行状态向量构建智能控制模型以实现作业标准化。

2、中国专利公开号：cn120927059a公开了基于北斗的高精度监测造桥机智慧化监测系统；该系统包括北斗卫星定位模块，所述北斗卫星定位模块的输出端分别电连接有施工进度分析模块和数据采集与传输模块，所述数据采集与传输模块的输出端电连接有数据处理与分析模块，所述数据处理与分析模块的输出端分别电连接有设备健康评估模块和数据存储与管理模块。本发明通过北斗卫星定位模块实现对造桥机位置的高精度监测，结合应力传感器、倾角传感器等采集的多维度数据，能够全面、准确地掌握造桥机的运行状态；施工进度分析模块可实时分析施工进度，设备健康评估模块能够预测设备剩余寿命，预警与决策模块根据各种数据做出及时决策，实现了对造桥机的智慧化管理；由此可见，所述基于北斗的高精度监测造桥机智慧化监测系统存在以下问题：

3、基于北斗的高精度监测造桥机智慧化监测系统虽实现了造桥机运行状态的全面监测与健康评估，但其技术方案仍局限于单一监测数据源的应用层面，未涉及多源数据融合驱动的调姿控制领域，不具备对支撑体系载荷异常的空间定位与趋势识别能力，亦缺乏基于调姿效果反馈的控制参数自适应修正机制，无法解决因直接依据位姿偏差调姿而导致的调节过程不可靠的技术问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于多源数据融合的造桥机自适应调姿控制系统，用以克服现有技术中不具备对支撑体系载荷异常的空间定位与趋势识别能力，亦缺乏基于调姿效果反馈的控制参数自适应修正机制，无法解决因直接依据位姿偏差调姿而导致的调节过程不可靠的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于多源数据融合的造桥机自适应调姿控制系统，包括：

3、异常识别模块，其用以基于各支点当前载荷相对于各自历史平均载荷的偏离程度确定异常支点数量，并根据所述异常支点数量确定支撑体系载荷状态；

4、空间定位治理模块，其与所述异常识别模块相连接，用以响应于支撑体系处于局部载荷异常状态，基于异常支点空间位置分布确定所述支撑体系载荷异常的空间分布模式，以确定载荷重分配的目标行程与执行策略；

5、趋势溯源补偿模块，其与所述空间定位治理模块相连接，用以响应于所述空间定位治理模块完成载荷重分配，基于所述异常支点在前若干个周期内的历史载荷数据序列确定载荷变化的时间趋势特征，以确定是否执行调节补偿操作，并基于异常支点在预设周期内的历史载荷偏移量的平均值与当前载荷偏移量确定调节补偿系数；

6、位姿精调执行模块，其与所述异常识别模块和所述趋势溯源补偿模块相连接，用以响应于调节后处于稳定均衡承载状态的支撑体系，并基于造桥机模板底面的四角点空间坐标确定三维姿态偏差，以执行位姿调节操作；

7、效果评估修正模块，其与所述位姿精调执行模块相连接，用以响应于位姿调节操作完成后，基于上一轮残余偏差与本轮残余偏差获得残余偏差变化量，以确定位姿调节效果状态；

8、参数修正反馈模块，其与所述效果评估修正模块和所述趋势溯源补偿模块相连接，用以响应于所述位姿调节效果处于效果退化态，确定所述调节补偿系数的修正需求。

9、进一步地，所述异常识别模块包括：

10、异常识别单元，其用以基于两个或三个支点的载荷变化率超过异常判断阈值，判断支撑体系处于局部载荷异常状态。

11、进一步地，响应于支撑体系处于局部载荷异常状态，所述空间定位治理模块执行异常位置定位与载荷重分配处理。

12、进一步地，所述异常支点空间位置分布确定支撑体系载荷异常的空间分布模式的过程包括：

13、当两个支点的载荷变化率超过所述异常判断阈值时，根据异常支点的位置关系，分别判断为单侧集中异常、单排集中异常或对角分散异常；

14、当三个支点的载荷变化率超过所述异常判断阈值时，选取其中载荷变化率绝对值最大的两个支点作为优先治理对象，根据两个支点的位置关系确定对应的异常模式，执行载荷重分配操作，再对第三个支点执行载荷重分配操作。

15、进一步地，所述空间定位治理模块包括：

16、单排集中异常单元，其用以基于判断为单排集中异常时，对异常排两支点的垂向油缸执行同步调节；

17、单侧集中异常单元，其用以基于判断为单侧集中异常时，对异常侧两支点的垂向油缸执行同步调节；

18、对角分散异常单元，其用以基于判断为对角分散异常时，对两异常支点的垂向油缸执行联动调节。

19、进一步地，所述趋势溯源补偿模块包括:

20、趋势判断子单元，其用以基于异常支点在预设周期内载荷变化方向的一致性，确定所述异常支点的变化属性；

21、当所述异常支点在预设时长内各连续采样周期载荷变化方向完全一致时，判断该支点载荷变化属性为趋势性变化；

22、当所述异常支点在预设时长内各连续采样周期载荷变化方向不一致时，判定该支点载荷变化属性为偶发性波动。

23、进一步地，所述趋势溯源补偿模块还包括补偿执行子单元，

24、当所述趋势判断子单元判定为趋势性变化时，基于基础系数与调节补偿系数执行调节补偿操作；

25、当所述趋势判断子单元判定为偶发性波动时，基于基础系数作为总治理系数执行调节。

26、进一步地，所述位姿精调执行模块包括:

27、三维偏差确定单元，其用以基于造桥机模板底面四个角部特征点在各轴向上的最大坐标偏差，分别确定横向最大偏差、纵向最大偏差与垂向最大偏差，并以三个轴向最大偏差确定模板的三维偏差向量。

28、进一步地，所述效果评估修正模块包括:

29、效果退化态判定单元，其用以基于所述残余偏差变化量大于零，确定位姿调节效果处于效果退化态。

30、进一步地，确定调节补偿系数的修正需求的过程包括：

31、当所述效果评估修正模块判定为效果退化态时，判断所述调节补偿系数的当前取值超过当前工况条件下的实际补偿需求，并基于预设比例下调所述调节补偿系数。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过融合压力传感数据、历史周期数据、空间坐标数据与位姿偏差数据构建多源数据融合的载荷位姿联合感知体系，以各支点载荷变化率为判据实现支撑体系物理状态的快速筛查与路由分流；通过空间定位治理模块基于异常支点空间位置分布确定载荷异常的空间分布模式及对应的载荷重分配策略，使载荷治理的执行方式与异常发生位置精确匹配；通过趋势溯源补偿模块基于异常支点历史载荷数据序列确定载荷变化的时序特征并动态确定调节补偿系数，使补偿决策与异常的时序特征精确对应；通过位姿精调执行模块基于模板底面四角点空间坐标确定三维姿态偏差并执行位姿调节操作，使调姿执行建立在支撑体系均衡承载的物理基础之上；通过效果评估修正模块基于残余偏差变化量确定位姿调节效果状态，实现调节效果的量化评估；通过参数修正反馈模块响应于效果退化态对调节补偿系数执行自适应修正，使修正后的参数直接作用于后续调节周期的前序环节，形成异常识别、空间定位、趋势溯源、位姿精调、效果评估与参数修正的完整闭环；本发明通过多源数据的逐层融合与跨层传递，以及参数修正反馈模块根据实际调节效果对前端控制参数执行的自适应修正，实现了多源数据从感知层到决策层再到执行层的完整贯通与闭环反馈，有效提升了造桥机在多变施工条件下的调姿可靠性与参数自适应能力。

33、进一步地，本发明通过将四个支点的载荷变化率分别与异常判断阈值进行实时比对，并统计超过阈值的支点数量，据此将支撑体系划分为不同的运行状态；不同状态分别对应不同的处置策略，稳态通行状态下系统直接进入调姿环节，异常识别状态下系统触发载荷重分配治理，安全锁止状态下系统无条件急停闭锁，使系统响应方式与支撑体系的实际风险等级精确匹配，避免了常规系统中因状态边界模糊导致的响应迟疑或误动作，或在支撑正常时过度触发治理流程，有效兼顾了造桥机连续施工工况下的作业效率与异常工况下的结构安全。

34、进一步地，本发明通过异常支点空间位置关系的逐模式识别，实现支撑体系载荷异常的精确定位与靶向治理；不同空间分布模式对应不同的物理成因与治理策略；单侧集中异常与单排集中异常为同一侧或同一排两支点因共同原因同步偏离，需执行同步调节以消除扭转或俯仰变形趋势；对角分散异常为两支点因各自独立原因偏离，需执行联动调节以在保持模板整体姿态平衡的前提下消除孤立异常；使载荷治理的执行方式与异常发生位置精确匹配；多点分散异常时选取变化率最大的两个支点优先治理，避免了同时调节多个支点导致的耦合振荡，有效保障了载荷重分配操作的结构安全性与姿态稳定性。

35、进一步地，本发明通过调节补偿系数，使补偿量与趋势性因素的强度自然对应，趋势越强补偿越大、趋势越弱补偿越小，无需人为设定固定补偿倍率；趋势性变化时在基础治理行程上叠加补偿行程，使调节动作在消除当前偏移的同时预判并抵消未来周期中即将出现的附加偏移；偶发性波动时不叠加补偿行程，避免对一次性扰动因素做出过度响应而引发新的姿态偏差。

36、进一步地，本发明通过残余偏差变化量确定位姿调节效果所处的状态，使参数修正决策与偏差变化趋势精确对应，实现系统参数的自适应优化；同时，修正后的参数直接用于后续调节的前序环节，使系统在长期运行中基于实际调姿效果持续优化控制参数，有效避免了固定参数在工况变化时因参数失配导致的调节精度下降，为系统在多变施工条件下的长期可靠运行提供了参数自优化基础。

37、进一步地，本发明通过参数修正反馈模块响应于效果退化态触发参数修正，以本轮是否经过趋势溯源补偿模块并执行补偿操作为判据，精准定位修正对象，使参数修正决策与调节路径精确对应；避免了未区分调节路径盲目修正所有参数导致的参数振荡，使补偿系数与基础系数的修正时机和修正方向均有明确的路径依据，有效实现了控制参数在工况变化条件下的自适应优化，为系统调节精度的持续保持提供了参数自修正基础。