盾构土压平衡动态神经网络逆控制技术研究

盾构密封舱的土压平衡作为地表沉降控制的关键因素对盾构安全施工具有重要保障。为映射影响土压平衡掘进参数之间的非线性耦合关系,增强非线性控制模型的动态性能,提高土压平衡的控制精度,根据盾构施工中影响密封舱内土压平衡的掘进参数调控的难易程度,依托现场监测数据建立基于动态神经网络逆控制前馈作用下的螺旋输送机转速控制模型。对控制模型的性能与效果进行分析验证,结果表明:动态神经网络输出的前馈螺旋输送机转速能够对推进速度、刀盘转矩的变化响应灵敏;在给定掘进条件下与通过人工调节螺旋输送机转速控制土舱压力的方法相比,动态神经网络逆控制前馈作用下密封舱土压的最大波动误差由9.8%降为5.3%。

管片拼装机旋转角度检测技术研究

盾构施工中,管片衬砌支护使得管片拼装作业直接影响隧道质量,而管片拼装机作业速度依赖于旋转角度准确检测。针对隧道掘进机复杂工作环境造成的管片拼装机角度检测成本高、可靠性差问题,提出了一种新型拼装机旋转角度检测技术。检测过程中采用2个倾角传感器,以确定旋转机构的旋转方向(顺时针/逆时针)与旋转角度大小;通过PLC对采集角度信号进行过滤与溢出处理,同时对传感器故障造成的测量错误进行逻辑断开处理,从而实现拼装机旋转角度的稳定、可靠测量。应用结果表明,该测量方案具有安装方便、成本低、逻辑控制简单、可靠性高的特点,能够避免回转机构因转动位置不合理而导致的设备损坏或者人身伤害,可以广泛应用于不同施工条件下管片拼装机角度准确检测。

喷射机械手智能控制系统与喷射路径规划设计研究

为提高隧道施工中混凝土喷射的效率与质量,减轻劳动强度并使作业人员远离喷射区域,在机械化操作的基础上,研发喷射机械手智能化控制系统,对智能化控制系统的构成、各子系统的原理与作用进行介绍。喷射机械手智能化控制系统采用全站仪作为测量仪器,采用定位算法计算隧道大地坐标系与湿喷机基坐标系之间的转换关系;采用三维激光扫描仪获取待喷面的点云空间坐标,计算待喷面的超欠挖信息;利用机器人学建立喷射机械手运动学模型,设计正解算法与逆解算法计算喷射机械手的空间位姿,并根据目标空间位姿反算喷射机械手各关节运动值的路径规划系统。工程实践结果表明:智能化喷射控制系统可以对周边环境进行识别,根据识别结果规划喷射路径,并根据不同区域的超欠挖情况动态控制喷射参量。