盾构掘进姿态控制方法及装置、计算机可存储介质与流程

技术特征：
1.一种盾构掘进姿态控制方法，包括：实时获取与盾构掘进姿态相关的参数的当前参数值，所述当前参数值包括当前姿态偏差值、当前趋势值、当前盾尾间隙值；根据所述当前姿态偏差值和所述当前趋势值，判断当前盾构姿态是否在允许范围内；在所述当前盾构姿态在允许范围内的情况下，根据所述当前姿态偏差值和所述当前趋势值，确定分组油缸的目标压力差；在所述当前盾构姿态不在允许范围内的情况下，根据所述当前盾尾间隙值、所述当前姿态偏差值，以连续反向曲线为基础，构建最佳纠偏曲线，其中，所述最佳纠偏曲线使盾构在最短时间内安全地从当前位置向隧道设计轴线靠近；确定当前盾构位姿相对于所述最佳纠偏曲线的姿态偏差值和趋势值，分别作为参考姿态偏差值和参考趋势值；根据所述参考姿态偏差值和所述参考趋势值，确定分组油缸的目标压力差；根据所确定的分组油缸的目标压力差，进行盾构姿态控制。2.根据权利要求1所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，构建最佳纠偏曲线包括：根据所述当前盾尾间隙值，确定第一纠偏半径；根据盾构几何尺寸，确定第二纠偏半径；根据隧道设计转弯半径，确定第三纠偏半径；确定所述第一纠偏半径、所述第二纠偏半径和所述第三纠偏半径中的最大值，作为最小纠偏半径；根据所述最小纠偏半径、所述当前姿态偏差值的水平切口偏差、盾构机与隧道设计轴线的夹角度数，构建最佳纠偏曲线。3.根据权利要求2所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，确定第一纠偏半径包括：确定第一纠偏半径为其中r代表管片半径，δ为靠近转弯中心一侧的盾尾间隙，l为管片宽度。4.根据权利要求2所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，所述最佳纠偏曲线包括第一段纠偏圆曲线l1和第二段纠偏圆曲线l2，所述第一段纠偏圆曲线l1的圆心角为α，所述第二段纠偏圆曲线l2的圆心角为β，α和β通过如下公式计算得到：h为所述当前姿态偏差值的水平切口偏差；所述第一段纠偏圆曲线l1表示为表示为所述第二段纠偏圆曲线l2表示为l2::
其中，r
min
为最小纠偏半径，θ为盾构机与隧道设计轴线的夹角度数。5.根据权利要求1所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，当前参数值还包括分组油缸的当前压力值，根据所确定的分组油缸的目标压力差，进行盾构姿态控制包括：根据所述分组油缸的当前压力值，确定所述分组油缸的当前压力差；在所述当前压力差与所述目标压力差相同的情况下，保持所述当前参数值掘进；在所述当前压力差与所述目标压力差不同的情况下，根据所述分组油缸的当前压力差和目标压力差，确定分组油缸的压力调整值，其中，所述分组油缸的压力调整值包括水平方向油缸的压力调整值和垂直方向油缸的压力调整值；根据所确定的分组油缸的压力调整值，进行盾构姿态控制。6.根据权利要求5所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，所述分组油缸的当前压力差包括当前水平压力差和当前垂直压力差，所述分组油缸的目标压力差包括目标水平压力差和目标垂直压力差，所述水平方向油缸包括第一组油缸和第二组油缸，所述垂直方向油缸包括第三组油缸和第四组油缸，确定分组油缸的压力调整值包括：确定第一组油缸的压力调整值为第一组油缸的当前水平压力差减去目标水平压力差的值的一半；确定第二组油缸的压力调整值为第二组油缸的当前垂直压力差值减去目标垂直压力差的值的一半；确定第三组油缸的压力调整值为第三组油缸的目标水平压力差减去当前水平压力差的值的一半；确定第四组油缸的压力调整值为第四组油缸的目标垂直压力值减去当前垂直压力差的值的一半。7.根据权利要求1所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，确定分组油缸的目标压力差包括：利用模糊控制器或人工智能算法模型，确定分组油缸的目标压力差，其中，所述模糊控制器包括水平姿态模糊控制器和垂直姿态模糊控制器。8.根据权利要求1所述的盾构掘进姿态控制方法，其中，所述当前姿态偏差值的允许范围为(-50mm，50mm)，搜索当前趋势值的允许范围为(-5mm/m，5mm/m)。9.一种盾构掘进姿态控制装置，包括：获取模块，被配置为实时获取与盾构掘进姿态相关的参数的当前参数值，所述当前参数值包括当前姿态偏差值、当前趋势值、当前盾尾间隙值；判断模块，被配置为根据所述当前姿态偏差值和所述当前趋势值，判断当前盾构姿态是否在允许范围内；第一确定模块，被配置为在所述当前盾构姿态在允许范围内的情况下，根据所述当前姿态偏差值和所述当前趋势值，确定分组油缸的目标压力差；构建模块，被配置为在所述当前盾构姿态不在允许范围内的情况下，根据所述当前盾尾间隙值和所述当前姿态偏差值，以连续反向曲线为基础，构建最佳纠偏曲线，其中，所述最佳纠偏曲线使盾构在最短时间内安全地从当前位置向隧道设计轴线靠近；
第二确定模块，被配置为确定当前盾构位姿相对于所述最佳纠偏曲线的姿态偏差值和趋势值，分别作为参考姿态偏差值和参考趋势值；第三确定模块，被配置为根据所述参考姿态偏差值和所述参考趋势值，确定分组油缸的目标压力差；控制模块，被配置为根据所确定的分组油缸的目标压力差，进行盾构姿态控制。10.一种盾构掘进姿态控制装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令，执行如权利要求1至8任一项所述的盾构掘进姿态控制方法。11.一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的盾构掘进姿态控制方法。

技术总结
本公开涉及盾构掘进姿态控制方法及装置。盾构掘进姿态控制方法包括：实时获取与盾构掘进姿态相关的参数的当前参数值，当前参数值包括当前姿态偏差值、当前趋势值、当前盾尾间隙值；根据当前姿态偏差值和当前趋势值，判断当前盾构姿态是否在允许范围内；在当前盾构姿态在允许范围内的情况下，根据当前姿态偏差值和当前趋势值，确定分组油缸的目标压力差；在当前盾构姿态不在允许范围内的情况下，根据当前盾尾间隙值和当前姿态偏差值，构建最佳纠偏曲线；确定当前盾构位姿相对于最佳纠偏曲线的参考姿态偏差值和参考趋势值；根据参考姿态偏差值和参考趋势值，确定分组油缸的目标压力差；根据分组油缸的目标压力差，进行盾构姿态控制。制。制。


技术研发人员：简鹏 杨晨 游宇嵩 荆留杰 徐受天 臧家琪 鞠翔宇 张娜 陈帅 王祥祥 万钦
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/3/3