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.     

地铁区间软土隧道复合式土压平衡盾构适应性改造技术

针对某地铁六号线某区间工程特点,对复合式土压平衡盾构进行了盾体外径扩大、刀盘刀具更换和推进系统改造,并就改造后的刀盘结构和刀具配置掘进软土地层进行了详细的适应性分析,现场成功进行了100环管片掘进试验,得出了盾构机总推力、刀盘扭矩和转速、掘进速度、土压力以及同步注浆量等掘进参数,验证了改造复合式土压平衡盾构掘进软土地层...     

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。     

基于前馈-反馈复合控制的盾构土压平衡控制

为使盾构土压平衡控制系统既有较高的土压力控制精度又能及时消除推进速度波动对土压力产生的干扰,在现有土压平衡控制系统基础上,提出基于推进速度前馈-密封舱压力反馈的土压平衡控制系统.建立密封舱土压力数学模型,根据模型描述的推进速度、螺旋输送机转速和密封舱土压力之间的关系,通过推进速度前馈环节得到螺旋输送机转速相应的改变量,在推进速度波动对密封舱压力造成干扰之前进行补偿.同时,系统中的土压力反馈环节可以进一步消除其他干扰因素造成的土压力控制误差,提高系统稳态精度.利用在盾构实验台上采集的实验数据进行对比分析计算,验证土压力产生机理模型的有效性.结果表明,在前馈-反馈土压平衡控制系统中推进速度改变后螺旋输送机马达转速的响应时间约为0.5 s,而在反馈系统中约为2.5 s,前馈-反馈系统土压力控制最大相对误差为1.54％,而反馈系统为6.52％,因此证明当推进速度波动时,采用前馈-反馈控制的土压平衡控制系统具有更好的性能.     

盾构机刀盘回转系统恒功率自适应控制

为提高盾构机刀盘回转系统的工作效率和系统稳定性,采用简化刀盘回转液压系统模型,建立刀盘回转液压系统数学模型.分析了刀盘回转载荷,确定了液压系统负载扭矩计算模型.采用变论域方法建立基于变论域模糊PID的刀盘回转液压系统自适应控制算法.对刀盘扭矩施加线性变载荷和随机载荷进行控制系统的仿真实例研究.研究结果表明:在掘进系统刀盘扭矩增加时,所提出的控制系统可随时调整刀盘旋转速度以实现系统总功率的平衡,并可降低刀盘转速调整过程的超调量和调整时间.研究结论为盾构机刀盘回转液压系统的设计和改进提供了理论依据.     

盾构机刀盘与土体相互作用模拟分析

土压平衡盾构机的安全掘进施工主要依赖于盾构机刀盘与土体的相互作用,使得地表的变形得到有效控制。基于Rankine的土压力理论,研究了盾构机刀盘合理土压力的设置问题,模拟了盾构机刀盘与土体的相互作用。研究表明,仅从保证地表既不隆起又不沉陷的约束条件考虑,掘进工作面从主动土压力到被动土压力存在较大的范围。考虑到减少刀具磨损和节约能源问题,推荐理想的掘进工作面土压力为静止侧向土压力。     

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。     

复合地层土压平衡盾构刀盘掘进参数

土压平衡盾构在复合地层中掘进时常出现推力和扭矩波动幅度过大的问题,为了研究盾构机在复合地层中刀盘受力特点,基于扩展模型建立了不同类型全刀盘掘土数值模型,研究了全刀盘Mises应力以及推力和扭矩的变化规律,验证了数值计算结果的合理性。基于室内土压平衡盾构掘进试验,研究了盾构机掘进参数在不同地层中的变化规律。研究结果表明,随着刀盘推进深度增加,各类刀盘Mises应力最大值呈增加的趋势。各类地层全刀盘掘进模型的推力及扭矩计算误差均未超过10%,利用扩展Drucker-Prager模型所建立的全刀盘掘进模型是合理的。土压平衡盾构掘进模型试验表明,随着中风化泥质粉砂岩地层占比逐渐增大,盾构机推力有增大的趋势;盾构刀盘扭矩先增大后减小,最后趋于稳定;出土器扭矩变化不明显。整个推进过程中盾构机推力变化范围为6.0～7.7 kN,扭矩变化范围为773.4～1 195.8 N·m,出土器扭矩变化范围为32.5～104 N·m。     

土压平衡式盾构机掘进性能评价方法

盾构机掘进性能是盾构机设计性能和施工操作复杂耦合作用的结果,依据盾构机掘进参数评价其掘进性能对盾构机刀盘结构设计和施工参数设定具有重要意义.在掘进参数基础上确定了影响土压平衡式盾构机掘进性能的评价指标,推导出刀盘扭矩和盾体推力的理论公式,基于性能评价指标构建了包括掘进能耗和效率的盾构机性能评价函数,并提出了盾构机掘进性能的参数化评价方法;通过结合现场施工数据对盾构机掘进性能进行了分析和评价,得出了掘进参数改进方法,并验证了其理论的正确性.该评价方法通过分析盾构机参数和地质参数可以评价盾构机掘进性能,并提供盾构机刀盘设计理论和施工参数设定方法.     

土压平衡盾构机切割塑料排水板试验研究

针对土压平衡盾构机穿越公路、铁路软土路基固结塑料排水板区域,容易产生塑料排水板缠绕盾构机刀盘、堵塞螺旋输送机进土口以及塑料排水板受拉拽力影响造成孔洞,引起地面沉降过大等问题,开展了3种不同刃口形式的撕裂刀具对塑料排水板的切割试验.得到将塑料排水板切断切短并降低塑料排水板拉拽力的刀具刃口形式及刀具布置方式.研究结果表明:采用新型加高利刃撕裂刀与常规撕裂刀高低组合间隔布置方式,能有效降低刀盘对排水板的拉拽力,避免刀具拉拽塑料排水板产生孔洞造成地面过大沉降;该方案最大的优点是实现了将塑料排水板分层分段切割,切割的塑料排水板长度控制在200～1000mm范围内,可直接通过螺旋输送机顺利排出土仓.研究结果可有效避免盾构施工开仓风险.     

加密算法之RSA算法

RSA算法是使用最广泛的一种非对称密码体制.在对RSA算法的理论基础、原理、算法描述等进行研究的基础上,近一步研究了RSA算法在实现时应注意的问题以及它在数字签名、密钥交换等方面的应用.最后提出了一种对私有密钥进行幂模运算的改进方案,提高了RSA算法在解密时的运算速度.     

RSA加密算法的安全性分析

RSA加密算法是一种使用较多、安全性较高的非对称加密算法,分析了非对称加密体制中RSA加密算法的数学基础,讨论了其破译的可能方法,并根据目前的计算机运行速度,计算了常用的密钥长度破译时所需时间,并对RSA算法的安全性进行了定量分析.     

公开密钥密码体制RSA算法的一种实现

通过对RSA算法的分析和对其几种实现方法的研究比较,针对该算法巨大的计算量开销问题,对生成密钥对的全过程采用了小素数集测试、优化的Miner-Rabit测试、Stein算法、求解同余方程等一系列方法,给出了该算法运行速度较高的一种实现,在AMD266 CPU、64 MB内存、Windows98操作系统的测试环境下,选取加密强度(即RSA算法的模长)为1 024 bit时,生成RSA算法密钥对的运行时间取100次运算的平均值为3．662 s,达到了实用化要求。     

智能卡公钥密码体制的模乘器

模乘器的面积过大和速度较慢是影响公钥密码体制 RSA在智能卡应用中的主要问题。文中针对 Montgomery模乘算法进行了分析和改进 ,提出了一种新的适合于智能卡应用的高基模乘器结构。由于模乘器采用两个并行 16bit乘法器和两个流水的加法器 ,使得它有效地降低了芯片面积、提高了运算速度 ,从而实现了智能卡公钥密码体制 RSA的数字签名与认证。仿真表明 :在基于华邦 0 .5μm工艺下 ,模乘器 VLSI实现共用 85 0 0个门 ,在 2 0 MHz的时钟频率下 ,加密 10 2 4bit的数据模幂乘运算平均时间仅需 3 42 ms。这个指标优于当今电子商务的加密处理器 ,适合于智能卡应用     

RSA算法的内在特性、破解与防范措施

为了给RSA(Rivet、Shamir和Adelman提出的)算法的使用者提供参考,从不动点、周期性、对明文的要求、保密性和加密速度等方面分析了这种加密算法的内在特性,从理论和实际两方面对该算法的脆弱性以及针对该算法的攻击方法进行了分析。归纳出如何防范针对该算法攻击的结论,得出了RSA使用者使用的密钥匙位数必须大于2048位才能保证算法安全性这一结果．通过给黑客的攻击方法进行分类,从算法维护和安全策略定制的角度,总结了网络安全人员提升加密算法安全性的办法．     

用类的RSA体制实现方案

通过对 RSA算法原理的分析和实现方法的研究 ,构造了数字签名软件的数据结构 .用类的对象对自定义函数设计模块进行调用 ,实现任意长度数据的运算 .针对 RSA实现算法运算速度慢的特点 ,在生成密钥对的过程中采用小素数翻番、欧几里得扩展算法、二元法等一系列方法 ,以加快算法实现速度 .从而 ,在微机上实现了数字签名的软件开发 .     

RSA融合AES算法的网络信息安全方法

针对网络信息的安全处理,提出一种RSA融合高级数据加密算法(AES)的加密算法.通过RSA算法配置系统密钥,降低密钥管理的复杂度.通过AES算法配合RSA密钥,完成网络信息加密.实验结果表明:RSA融合AES的加密算法充分发挥AES算法执行速度快、RSA密钥配置性能高的特点.     

RSA关键运算的分析优化与硬件实现研究

基于RSA的公钥密码体制已被广泛运用于数字签名、身份认证等信息安全领域,其核心运算为大数模幂运算.文章采用改进的杨氏蒙哥马利模乘和快速二进制位扫描算法实现了该过程,并根据大数模乘运算和硬件实现的要求对模幂系统进行了分析和设计,提高了RSA模乘幂运算能力,节省了芯片面积.     

基于中国剩余定理的RPrime RSA算法的快速实现

RPrime RSA有效地将Rebalanced RSA的密钥产生算法和RPrime RSA的解密算法组合在一起,加快了解密速度。运用中国剩余定理实现了RPrime RSA的解密算法,减少了求逆元的个数,提高了效率。     

基于嵌入式平台的RSA算法实现

为提高RSA算法在金融信息安全领域的应用,文中基于嵌入式STM32VET6平台实现了一个性能优良的RSA算法方案.首先介绍了RSA算法各模块基本结构,实现过程包括不同长度密钥的产生、公私钥加解密过程,然后提出了有助于提高RSA算法性能的加速算法的选择依据,最后编写客户端测试软件分析了算法性能.测试数据表明该实现方案性能良好,具有较强的实用性.