基于自主纠偏算法的隧洞盾构机施工掘进姿态控制方法.pdf

第38卷第2期西昌学院学报（自然科学版）Vol.38，No.2

2024年6月JournalofXichangUniversity（NaturalScienceEdition）Jun.，2024

doi：10.16104/j.issn.1673⁃1891.2024.02.010

基于自主纠偏算法的隧洞盾构机施工掘进姿态控制方法

邓波

（中铁十八局集团第五工程有限公司，天津300450）

摘要：隧洞盾构机掘进施工过程中，单一的姿态调节参数保持固定不变，使得构机施工轴线偏差较大。因

此，提出基于自主纠偏算法的隧洞盾构机施工掘进姿态控制方法。运用三角网格算法，对隧洞施工空间环

境地图进行剖分处理，建立掘进空间栅格地图；在栅格地图中分析每个盾构单环掘进的线性位移过程，获取

盾构机施工掘进具体姿态。与期望施工掘进姿态进行对比，计算出当前盾构机施工位姿偏差，结合PID控制

算法和BP神经网络，设计新型自主纠偏算法，根据实时位姿偏差，自适应调整姿态调节参数，实现盾构机施

工姿态纠偏控制。算例测试结果表明：新研究控制方法应用后，盾构机施工的轴线偏差不超过10mm，满足

了掘进姿态控制标准要求。

关键词：自主纠偏；盾构机；栅格地图；掘进姿态；PID；神经网络

中图分类号：U455.39文献标志码：A文章编号：1673⁃1891（2024）02⁃0070⁃06

AMethodforControllingtheExcavationPostureofTunnelShield

MachineBasedonAutonomousCorrectionAlgorithm

DENGBo

（TheFifthEngineeringCo.，Ltd.ofChinaRailway18thBureauGroup，Tianjin300450，China）

AbstractDuringtheexcavationprocessofatunnelshieldmachine，asingleattitudeadjustmentparameterremainsun⁃

:

changed，resultinginasignificantdeviationintheconstructionaxisofthemachine.Therefore，amethodforcontrolling

theexcavationpostureoftunnelshieldmachinesbasedonautonomouscorrectionalgorithmsisproposed.Usingthetrian⁃

gulargridalgorithm，thespatialenvironmentmapoftunnelconstructionissegmentedandagridmapofexcavationspace

isestablished.Analysisofthelineardisplacementprocessofeachshieldtunnelingsingleringexcavationinagridmapis

madetoobtainthespecificpostureoftheshieldtunnelingmachineduringconstruction.Comparedwiththeexpectedcon⁃

structionandexcavationposture，thecurrentshieldmachineconstructionposturedeviationiscalculated.