盾构机密封舱土压平衡综合优化控制

为了实现盾构机掘进过程密封舱土压平衡的精确高效控制,提出了盾构刀盘系统、推进系统和排渣系统的综合优化控制方法.设计了以扭矩切深指数(TPI)和场切深指数(FPI)为特征输入参数的地层识别系统,然后建立了专家控制系统,根据地层识别的量化结果和控制规则给出刀盘转速的控制策略;在此基础上,提出了采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)非线性预测控制方法来协调控制推进速度和螺旋输送机转速,并利用蚁群算法(ACS)滚动优化控制变量,实现密封舱土压平衡控制.实验结果表明即使在工况发生变化时亦能够很好地控制密封舱土压平衡,证明了方法的有效性,实现了盾构机土压平衡的多子系统协调优化控制.     

基于启发式动态规划的盾构土压平衡优化控制

为了避免盾构施工造成地表变形而引发安全事故,建立有效的密封舱土压平衡自动控制方法是至关重要的.为此,提出了一种新的基于启发式动态规划(heuristic dynamic programming,HDP)的盾构土压平衡优化控制方法,该方法能够实现盾构机多参数实时协调优化控制.基于神经网络,构建组成密封舱土压HDP控制器的执行网络、模型网络和评价网络,采用梯度下降算法对网络权值进行在线训练;利用评价网络迭代逼近密封舱土压优化控制代价函数,将多级优化问题简化为单级优化,从而显著降低实时计算负荷;执行网络以最小化代价函数为目标,对多参数同步协调优化,获得推进速度、刀盘扭矩、总推力、螺旋输送机转速的最优值.仿真结果表明,该方法能够有效控制密封舱土压平衡,HDP控制器具有较强的抗干扰能力,并且控制过程更加快速、稳定.     

Φ6250土压平衡盾构机出渣能力设计计算

简要介绍了土压平衡盾构的排渣系统,指出了保持其土仓压力平衡的重要性。并以太重Φ6250土压平衡盾构机为考察依据,对该盾构机的螺旋输送机的排渣能力和皮带运输机的运输能力进行了设计核算。     

基于Herschel-Bulkley流变模型的 盾构螺旋输送机保压性能

为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中Herschel-Bulkley模型用于描述渣土材料的流变行为,且运用多重参考系法充分考虑了螺旋叶片的旋转作用,得到了渣土流变参数及螺旋输送机工作参数对保压性能的影响规律,并将模拟结果与室内模型试验结果进行了对比.研究表明:渣土的屈服应力、黏度指数及幂律指数越大,螺旋输送机保压性能越优异,其中黏度指数及幂律指数的影响较为明显;螺旋输送机机械能损失量与螺旋转速和出渣效率基本成正比,转速越快,出渣效率越高,则保压性能越优异,可用二元线性回归模型估测机械能损失量与螺旋转速和出渣效率之间的关系;模拟结果与试验结果的趋势基本一致,Herschel-Bulkley流变模型用于计算螺旋输送机保压性能基本可靠,但模拟结果对保压性能的预估偏保守.基于数值计算结果,提出了螺旋输送机保压性能的优化流程.     

盾构机密封舱土压力分布的有限元数值模拟

为了确定盾构机密封舱渣土的非线性本构模型及其模型中的参数,提出了基于三轴压缩实验数据的参数反演方法。基于土压力理论,建立了盾构机掘进工作面土压力分布模型。基于Duncan-Chang非线性双曲线本构模型,数值模拟了土压平衡盾构机密封舱内的土压力分布特性。数值模拟结果表明:密封舱隔板上的土压力与掘进工作面土压力存在压力差,其大小与刀盘开口率有关。数值模拟的密封舱内土压力分布场为密封舱土压力分布式控制系统提供了参考模型。     

基于计算流体动力学的盾构刀盘开挖面土体分析

针对土压平衡盾构掘进过程中土体、刀盘及土舱控制等复杂的耦合作用关系,利用经改良的切削渣土的"塑性流变状态",建立了包括土体、刀盘、土舱和螺旋输送机在内的CFD模型,研究了刀盘开口率和埋深等因素对刀盘开挖面土体压力及速度分布规律的影响.建立了土体压力及其速度分布的拟合数学模型,揭示了刀盘拓扑结构特征对掘进过程的重要影响.利用实际工程掘进数据对比验证了CFD模型计算结果的正确性与方法的可行性,可对高效、稳定掘进的刀盘拓扑结构的优化设计提供分析支持.     

基于神经网络的盾构机密封舱压力控制研究

根据从盾构机刀盘进入密封舱的渣土的体积与从螺旋输送机排除渣土的体积平衡原理以及渣土的非线性本构模型,建立了密封舱压力控制的离散状态方程。分别采用BP神经网络和P ID神经网络作为辨识器和控制器,研究了盾构机密封舱压力控制时变系统的辨识和控制问题。数值仿真结果表明,所提出的基于神经网络的盾构机密封舱压力控制方法是有效的,并且具有良好的稳定性和鲁棒性。     

盾构下穿已建隧道施工参数分析及监测

探讨了盾构下穿已建隧道全过程下土仓压力、同步注浆压力及注浆量、顶力及推进速度等盾构参数变化,并详细分析了已建隧道变形.结论为：前3个参数是已建隧道变形的主要影响因素,为控制性指标;通过监测反馈,土仓压力建议为静止土压力的1.5～1.8倍,且小于主动土压力;同步注浆压力应控制在地层土压力范围内,注浆量应为盾尾间隙的1.4～1.8倍;推进速度要保持在均匀低速状态,以减小对周围土体的扰动和控制长期变形.     

二次调节伺服加载系统的耦合影响

针对二次调节伺服加载系统，建立了数学模型，利用MATLAB仿真软件，对液压和机械耦合干扰下的系统控制性能进行了仿真研究。仿真结果表明，随着负载压力、输出转矩和输出转速的波动幅度的增大，系统的控制精度明显变差，转矩控制系统受负载压力波动的影响大于转速控制系统，转矩波动对转速控制系统的影响大于转速波动对转矩控制系统的影响。     

基于集成Dropout-DNN模型的盾构掘进速度预测方法

为了提升土压平衡盾构机的掘进速度预测精度,提出一种集成Dropout-DNN模型的盾构掘进速度预测方法。依据济南地铁R1线盾构隧道段工况数据,将数据集划分为五份,并选取刀盘转速、刀盘扭矩、总推进力、螺机转速、土仓压力这五个参数为输入参数,分别建立了五个Dropout-DNN模型并进行集成实现了盾构掘进速度的预测,进一步对不同的预测方法进行了对比分析。研究结果表明：各Dropout-DNN模型预测精度具有一定的差异性但基本良好,其决定系数均大于0.6、平均绝对百分误差均小于10%,而集成的Dropout-DNN模型决定系数为0.695、平均绝对百分误差小于5%,可见集成模型预测精度较高;基于BP神经网络、DNN模型实现的盾构掘进速度预测模型其决定系数分别为0.502、0.566,可见提出的集成Dropout-DNN模型预测精度提升明显。     

基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统

针对中、大容量供水系统中,由于供水管网铺设复杂、弯管多、控制对象具有高阶次、大滞后、强耦合、非线性及参数时变的特点,难以利用有效的解析式数学模型进行闭环控制,提出了采用可调整修正因子模糊PID控制算法实现恒压供水系统的设计。该设计方案提高了变频调速恒压供水系统的稳定性、可靠性。     

西安煤矿冲击地压防治研究

冲击地压是许多煤矿生产和技术管理中的难题之一，又是导致煤与瓦斯突出恶性事故的源动力。对冲击地压的防治一直是煤炭行业研究的重要内容，也有一些成功的经验，但不同的地质条件、不同的开采条件，采用的方法也不同。本文详细论述了辽源矿务局西安矿冲击地压显现规律及其不同回采区域、不同采煤方法，冲击地压防治应采取的具体手段及现场对冲击地压防治进行综合治理应考虑的因素。     

基于气压控制的球体升降高度自动控制系统的研究

针对精确控制球体在管道内升降高度问题,提出一种基于气压控制原理的球体升降高度自动控制系统的设计方法。系统通过控制器控制步进电机转动角度,控制管道内气压的变化,进而控制球体升降高度。测试结果表明该系统能够设定球体升降高度、停留时间、动作次序等运动指令,以无线方式发送控制信息,实时显示球体高度及误差信息。相对误差为1.45%,由球体的运动情况反映管内气压状况,在物理等实验教学领域具有良好的应用前景。     

浅谈VAV系统的控制

该文主要从VAV(变风量)系统的特点、控制方式、控制内容几个方便进行介绍和分析,说明VAV系统对进一步降低企业在能源方面的成本和完成节能减排任务具有重大的现实意义.     

智能模糊控制技术在压铸机压力控制中的应用

针对压铸机压力控制系统具有的非线性、纯滞后的特点。提出了在不改变模糊控制规则的基础上,只改变控制论域的方法来控制压铸机增压过程的控制策略,给出了相应的智能模糊控制系统框图和智能模糊控制器的组成框图,并论述了伸缩因子智能调整表达式推倒过程。仿真结果表明,该控制方案具有稳态精度高,鲁棒性强等特点。     

锚碇沉井基础施工期安全监控技术

针对泰州大桥南锚沉井基础的结构特点和施工方法,设计了施工安全监控方案。施工期监测成果分析表明：沉井下沉初期沉井底部刃脚附近水平方向的拉应力较大,将此项物理量作为下沉的控制指标,有效指导了沉井施工;侧壁土压力分布随入土深度呈先增加后减小规律。     

焦炉集气管压力智能解耦控制系统的应用

针对某钢铁焦炉集气管压力系统具有强耦合、强干扰、典型非线性的特点，结合模糊控制、PID控制、解耦控制和专家控制的优点，提出集气管压力的智能解耦控制方法，并将该控制方法应用于某焦化厂1号、2号焦炉智能解耦控制器。实际运行结果表明，当焦炉开盖、关盖、外送压力和煤气流量等因素引起集气管压力波动时，系统能迅速调节蝶阀开度使压力在15S内达到稳定，并且能够保证集气管压力稳定在工艺要求的波动范围内。     

库仑土压力理论中各计算参数的敏感性分析

基于数学分析手段对库仑土压力理论中各计算参数的敏感性特征进行了考察,得到了各参数的敏感性顺序．基于计算结论,建议工程中应尽量提高挡土墙后填土的质量,将填土夯填密实,并使用内摩擦角较大的填土（如砂土）,且采用直立或仰斜式挡土墙,这样有助于减小主动土压力,提高挡土墙的稳定性．     

复杂条件下黏性土主动土压力解析解`

为求得复杂条件下黏性土平面破坏土楔下的主动土压力系数,基于极限平衡理论及Coulomb土压力理论,考虑了挡土墙倾角、填土摩擦角、填土黏聚力、挡土墙背与土界面摩擦角和黏着力、黏性填土表面坡角、黏性土表面裂缝深度对黏性土主动土压力的影响,通过推导得出了以黏性土质量分量、超载分量、黏聚力分量主动土压力系数所表示的黏性土主动土压力计算公式。在特定条件下,本文解与经典的Rankine和Coulomb土压力理论计算结果一致,有较高精度,且既适用于黏性土,也适用于砂土,可应用于实际工程。