土压平衡盾构机掘进过程建模、控制与优化电子书

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内容简介

前言

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 盾构技术的国内外研究现状

1.2.1 国外盾构技术的发展状况

1.2.2 我国盾构技术的发展状况

1.2.3 新盾构技术及其发展趋势

1.3 土压平衡盾构机的构造及其工作原理

1.3.1 土压平衡盾构机的构造

1.3.2 土压平衡盾构机的工作原理

1.4 盾构机自动控制技术的研究现状

1.4.1 盾构机土压平衡的自动控制

1.4.2 盾构机位姿自动控制

1.4.3 管片的自动拼装

1.4.4 盾构机自动控制技术存在的问题

参考文献

第2章 基于密封舱压力场梯度的盾构开挖面稳定性判定

2.1 引言

2.2 B样条函数及曲面

2.2.1 B样条函数的定义及性质

2.2.2 B样条曲面

2.3 建立密封舱压力场的分布模型

2.3.1 基于非均匀B样条最小二乘法的压力场拟合

2.3.2 压力场曲面控制顶点的求取

2.4 开挖面的稳定性判定

2.4.1 基于压力场梯度的稳定性判定方法

2.4.2 基于PSO的压力场梯度范数极值的计算

2.5 仿真分析

2.5.1 工程概况

2.5.2 压力场拟合及结果分析

2.5.3 开挖面失稳判定

2.6 小结

参考文献

第3章 基于法向量角的盾构隧道开挖面稳定性分析

3.1 密封舱压力场分析

3.2 离散曲面法向量的估算

3.2.1 离散函数的导数

3.2.2 离散曲线模型的建立

3.2.3 基于离散函数导数的离散曲面法向量的估算方法

3.3 密封舱压力场曲面法向量的估算方法

3.4 密封舱压力场曲面法向量角的确定

3.5 法向量角随各压力传感器压力值变化分析

3.6 基于法向量角的开挖面稳定性判定条件

3.7 仿真分析

3.7.1 法向量角随压力传感器压力值变化的仿真分析

3.7.2 基于法向量角开挖面稳定性判定条件的有效性验证

3.8 小结

参考文献

第4章 盾构掘进土压平衡控制模型的建立及仿真

4.1 引言

4.2 土压平衡的控制机理

4.3 盾构掘进土压平衡控制模型的建立

4.3.1 掘进过程的连续性方程

4.3.2 掘进过程的力学平衡方程

4.3.3 土体的接触压力与变形之间的关系方程

4.3.4 土压平衡控制模型

4.4 基于LS-SVM的权重系数γ的计算方法

4.4.1 LS-SVM回归

4.4.2 权重系数γ的计算方法

4.5 仿真分析

4.5.1 计算权重系数γ

4.5.2 模型的有效性验证

4.6 小结

参考文献

第5章 基于自适应神经模糊推理系统的密封舱多点土压预测模型

5.1 密封舱压力的影响因素分析

5.2 自适应神经模糊推理系统的基本原理

5.2.1 模糊推理系统

5.2.2 自适应神经模糊推理系统

5.3 密封舱多点土压预测模型的建立

5.3.1 土压预测模型输入变量与输出变量的确定

5.3.2 基于自适应神经模糊推理系统的密封舱多点土压预测模型

5.4 仿真分析

5.5 小结

参考文献

第6章 基于密封舱压力场的盾构土压平衡控制研究

6.1 引言

6.2 密封舱压力场

6.2.1 基于小波阈值的实测压力数据去噪

6.2.2 密封舱压力场的分布模型的建立

6.3 密封舱等效土压平衡控制模型的建立

6.4 密封舱土压平衡控制

6.4.1 控制策略及控制系统的结构

6.4.2 模糊自适应PID控制器的设计

6.5 仿真分析

6.5.1 工程概况

6.5.2 基于小波去噪的模型检验

6.5.3 控制效果仿真分析

6.6 小结

参考文献

第7章 盾构机的位姿控制及可控性判定

7.1 盾构机位姿控制模型的建立

7.1.1 盾构机推进系统的分析

7.1.2 盾构机载荷模型的建立

7.1.3 非完整约束推进系统位姿控制模型的建立

7.2 位姿变结构控制器的设计

7.3 盾构机位姿的可控性判定

7.3.1 推进系统的可控性判定

7.3.2 欠驱动盾构掘进系统的非完整性判定

7.4 盾构机位姿影响因素的仿真分析

7.4.1 基于Pro/E和ADAMS的仿真分析

7.4.2 基于MATLAB的仿真分析

7.5 小结

参考文献

第8章 基于密封舱土压平衡的盾构机协调控制研究

8.1 引言

8.2 土压平衡协调控制系统设计

8.3 地层识别方法

8.3.1 地层识别的特征参数

8.3.2 地层识别

8.4 盾构机多子系统协调控制策略

8.4.1 基于专家系统的刀盘转速控制

8.4.2 推进速度和螺旋输送机转速的协调控制

8.5 仿真分析

8.6 小结

参考文献

第9章 盾构机土压平衡HDP控制器设计

9.1 引言

9.2 HDP的基本理论

9.2.1 动态规划

9.2.2 自适应动态规划

9.2.3 HDP

9.3 HDP控制器的结构与原理

9.4 HDP控制器设计

9.4.1 建立密封舱土压预测模型

9.4.2 密封舱土压的效用函数

9.4.3 评价网络的更新

9.4.4 模型网络的更新

9.4.5 执行网络的更新

9.4.6 HDP控制器训练策略

9.5 仿真分析

9.5.1 密封舱土压预测模型训练及仿真

9.5.2 HDP控制器仿真

9.6 小结

参考文献

第10章 基于LS-SVM和PSO的盾构土压平衡优化控制

10.1 引言

10.2 盾构土压平衡优化控制系统

10.3 基于LS-SVM的密封舱土压预测模型

10.3.1 在线LS-SVM算法

10.3.2 密封舱土压预测模型的建立

10.4 土压平衡的优化控制策略

10.4.1 控制参数的优化模型的建立

10.4.2 基于PSO优化求解

10.5 仿真分析

10.5.1 工程概况

10.5.2 密封舱土压预测模型的参数辨识

10.5.3 优化控制效果

10.6 小结

参考文献

第11章 基于ADHDP的盾构土压平衡优化控制

11.1 引言

11.2 建立密封舱土压控制机理模型

11.3 基于ADHDP的土压平衡控制原理

11.4 密封舱土压的ADHDP控制器设计

11.4.1 ADHDP控制器的结构

11.4.2 密封舱土压的效用函数

11.4.3 评价网络的更新

11.4.4 执行网络的更新

11.4.5 密封舱土压的ADHDP控制器训练策略

11.5 仿真分析

11.6 小结

参考文献

第12章 基于蚁群算法的盾构机密封舱多点土压平衡智能优化控制研究

12.1 蚁群算法的基本原理

12.1.1 蚁群算法概述

12.1.2 蚁群算法的运算流程

12.2 基于蚁群算法的盾构土压平衡智能优化控制

12.2.1 密封舱多点土压平衡控制策略

12.2.2 基于蚁群算法的螺旋输送机转速优化

12.3 优化后土压跟踪情况的仿真分析

12.4 小结

参考文献

附录A

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