基于Transformer的盾构泥水舱液位智能预测与控制

泥水液位控制是泥水平衡盾构施工的关键环节,其通过调节泥水循环系统参数进行控制。由于长距离的管道泥水运输,系统存在显著的时滞效应,其控制特性也随地质和管道长度的变化而改变,依靠人工或传统控制方法难以实现准确控制。为解决这一难题并确保盾构推进过程中切口压力的稳定,通过对盾构泥水循环系统控制机制的深入分析,提出一种基于Transformer的盾构泥水舱液位智能预测与控制方法,该方法采用Transformer网络对泥水循环系统的动态特性进行建模,通过迭代多步预测方法对给定控制参数序列下的未来液位情况进行预测。此外,为了优化控制性能并满足系统约束,引入自适应梯度下降方法来解决优化问题及其约束条件,以获得系统的最优控制参数。该方法在苏州河段深层排水隧道的施工数据集上进行仿真验证,试验结果表明:1)在粉砂夹粉质黏土地层的泥水盾构隧道施工中,所提出的控制方法能够有效提高泥水循环系统的控制效果;2)通过与传统控制方法的比较,该智能控制方法显示出更高的控制精度和稳定性,证明其在盾构施工中的应用价值。