【技术实现步骤摘要】
本公开涉及隧道施工领域，尤其涉及一种主动铰接型掘进机的推进控制方法、控制器和控制系统。
技术介绍
1、隧道掘进机是隧道施工的主要装备。随着全球各大隧道掘进机设计研发企业在装备升级和施工效率提升方面的研发投入，隧道掘进机在向自动化、智能化、大深度、大断面、长距离的方向发展。隧道掘进机按照铰接形式可分为无铰接、被动铰接和主动铰接，其中主动铰接式盾构机因其转弯半径小而广泛应用。目前，隧道掘进机除了“推进、停止、拼装”等正常施工工序外，通过关闭缩回部分推进油缸，实现推进与管片的拼装同步进行，即，同步推拼模式，以提高施工效率。
2、近年来随着科技的发展逐步出现了掘进机推进控制方面的相关研究，如同步推拼模式下通过稳定、调整推进系统合力点，使得掘进轨迹保持在设计轴线允许范围内。但掘进机掘进状态随地层变化复杂多变，在隧道转弯或存在管片上浮时，仍保持设计轴线掘进存在安全风险问题，并且在推进总推力发生变化时，合力点控制方案存在转向效应不稳定问题。
技术实现思路
1、本公开要解决的一个技术问题是，提供一种主动铰接型掘进机的推进控制方法、控制器和控制系统，能够降低在隧道转弯或存在管片上浮时，掘进机仍保持设计轴线掘进存在安全风险问题。
2、根据本公开一方面，提出一种主动铰接型掘进机的推进控制方法，包括：获取主动铰接型掘进机的实际位置、设计轴线和管片上浮量；根据实际位置、设计轴线和管片上浮量，计算规划掘进轨迹；以及对主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至
3、在一些实施例中，获取主动铰接型掘进机的盾尾与管片之间的在预定方向的间隙；以及在预定方向的间隙小于间隙阈值，且主动铰接型掘进机向预定方向掘进的情况下，对规划掘进轨迹进行调整。
4、在一些实施例中，对主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：在主动铰接型掘进机的实际位置与规划掘进轨迹之间存在偏差的情况下，对推进系统的第一目标纠偏力矩进行调整，得到第二目标纠偏力矩；以及对实际纠偏力矩进行调整，以使实际纠偏力矩与第二目标纠偏力矩匹配。
5、在一些实施例中，对主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：在主动铰接型掘进机的实际位置与规划掘进轨迹之间存在偏差的情况下，对铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度；以及对实际铰接角度进行调整，以使实际铰接角度与第二目标铰接角度匹配。
6、在一些实施例中，对主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：在主动铰接型掘进机的实际位置与规划掘进轨迹之间存在偏差的情况下，对推进系统的第一目标纠偏力矩进行调整，得到第三目标纠偏力矩，对铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第三目标铰接角度；以及对实际纠偏力矩进行调整，以使实际纠偏力矩与第三目标纠偏力矩匹配，以及对实际铰接角度进行调整，以使实际铰接角度与第三目标铰接角度匹配。
7、在一些实施例中，对推进系统的第一目标纠偏力矩进行调整，得到第二目标纠偏力矩包括：根据主动铰接型掘进机的实际位置，计算规划掘进轨迹中实际位置对应的规划姿态；以及基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第二目标纠偏力矩。
8、在一些实施例中，获取样本纠偏力矩和样本姿态偏差；以及以样本纠偏力矩和样本姿态偏差为训练数据，以样本纠偏力矩调整量为标记值，对机器学习模型进行训练，得到训练好的纠偏力矩调整模型，其中，基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第二目标纠偏力矩包括：将第一目标纠偏力矩和姿态偏差输入至纠偏力矩调整模型，得到第一纠偏力矩调整量；以及利用第一纠偏力矩调整量，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第二目标纠偏力矩。
9、在一些实施例中，对铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度包括：根据主动铰接型掘进机的实际位置，计算规划掘进轨迹中实际位置对应的规划姿态；以及基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度。
10、在一些实施例中，获取样本铰接角度和样本姿态偏差；以及以样本铰接角度和样本姿态偏差为训练数据，以样本铰接角度调整量为标记值，对机器学习模型进行训练，得到训练好的铰接角度调整模型，其中，基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度包括：将第一目标铰接角度和姿态偏差输入至铰接角度调整模型，得到第一铰接角度调整量；以及利用第一铰接角度调整量，对第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度。
11、在一些实施例中，对推进系统的第一目标纠偏力矩进行调整，得到第三目标纠偏力矩，对铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第三目标铰接角度包括：根据主动铰接型掘进机的实际位置，计算规划掘进轨迹中实际位置对应的规划姿态；以及基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第三目标纠偏力矩，对第一目标铰接角度进行调整，得到第三目标铰接角度。
12、在一些实施例中，获取样本纠偏力矩、样本铰接角度和样本姿态偏差；以及以样本纠偏力矩、样本铰接角度和样本姿态偏差为训练数据，以样本纠偏力矩调整量和样本铰接角度调整量为标记值，对机器学习模型进行训练，得到训练好的调整模型，其中，基于主动铰接型掘进机的实际姿态和规划姿态之间的姿态偏差，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第三目标纠偏力矩，对第一目标铰接角度进行调整，得到第三目标铰接角度，包括：将第一目标纠偏力矩、第一目标铰接角度和姿态偏差输入至调整模型，得到第二纠偏力矩调整量和第二铰接角度调整量；以及利用第二纠偏力矩调整量，对第一目标纠偏力矩进行调整，得到第三目标纠偏力矩，利用第二铰接角度调整量，对第一目标铰接角度进行调整，得到第三目标铰接角度。
13、在一些实施例中，计算规划掘进轨迹包括：获取主动铰接型掘进机的初始位置对应的第一轨迹偏差、第一偏差速度和第一偏差加速度，以及主动铰接型掘进机的结束位置对应的第二轨迹偏差、第二偏差速度和第二偏差加速度，其中，第二轨迹偏差基于管片上浮量以及设计轴线的曲率确定；基于主动铰接型掘进机的行驶位置和初始位置，构建规划掘进轨迹与设计轴线间的轨迹偏差多项式；基于第一轨迹偏差、第一偏差速度、第一偏差加速度、第二轨迹偏差、第二偏差速度和第二偏差加速度，对轨迹偏差多项式进行求解，得到轨迹偏差多项式的未知常量；利用轨迹偏差多项式，得到实际位置对应的轨迹偏差；以及基于轨迹偏差，得到规划掘进轨迹。
14、在一些实施例中，计算规划掘进轨迹包括：获取主动铰接型掘进机的初始位置对应的第一轨迹偏差、第一偏差速度和第一偏差加速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种主动铰接型掘进机的推进控制方法，包括：
2.根据权利要求1所述的推进控制方法，还包括：
3.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
4.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
5.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
6.根据权利要求3所述的推进控制方法，其中，所述对所述推进系统的所述第一目标纠偏力矩进行调整，得到所述第二目标纠偏力矩包括：
7.根据权利要求6所述的推进控制方法，还包括：
8.根据权利要求4所述的推进控制方法，其中，所述对所述铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度包括：
9.根据权利要求8所述的推进控制方法，还包括：
10.根据权
11.根据权利要求10所述的推进控制方法，还包括：
12.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述计算规划掘进轨迹包括：
13.根据权利要求2所述的推进控制方法，其中，
14.根据权利要求3或5所述的推进控制方法，还包括：
15.根据权利要求1至13任一所述的推进控制方法，还包括：
16.根据权利要求1至13任一所述的推进控制方法，还包括：
17.一种主动铰接型掘进机的控制器，包括：
18.根据权利要求17所述的控制器，其中，
19.一种主动铰接型掘进机的控制器，包括：
20.一种主动铰接型掘进机的控制系统，包括：
21.根据权利要求20所述的控制系统，还包括：
22.根据权利要求20所述的控制系统，还包括：
23.根据权利要求20至22任一所述的控制系统，还包括：
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至16任一所述的推进控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种主动铰接型掘进机的推进控制方法，包括：
2.根据权利要求1所述的推进控制方法，还包括：
3.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
4.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
5.根据权利要求1所述的推进控制方法，其中，所述对所述主动铰接型掘进机的推进系统的实际纠偏力矩和铰接系统的实际铰接角度中的至少一项进行调整包括：
6.根据权利要求3所述的推进控制方法，其中，所述对所述推进系统的所述第一目标纠偏力矩进行调整，得到所述第二目标纠偏力矩包括：
7.根据权利要求6所述的推进控制方法，还包括：
8.根据权利要求4所述的推进控制方法，其中，所述对所述铰接系统的第一目标铰接角度进行调整，得到第二目标铰接角度包括：
9.根据权利要求8所述的推进控制方法，还包括：
10.根据权利要求5所述的推进控制方法，其中，所述对所述推进系统的所述第一目标纠偏力矩进行调整...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，林福龙，孙振亚，刘盼，丁红军，赵志成，陈建飞，孟祥波，陈力，郑晓锋，张鹏波，周邦栋，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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