【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盾构隧道施工，特指一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法。
技术介绍
1、推力矢量技术于上个世纪70年代在航空领域被率先提出，于90年代形成样机，其本质是利用发动机产生的推力通过喷管偏转，获取多余的控制力矩，实现飞机姿态的精准控制，进而可大幅提升飞机的机动性能。将推力矢量理念引入盾构掘进控制领域，打破传统只能依靠人工设定推进系统分区压力以完成盾构趋势性姿态纠偏的固化作业方式，避免了因人工设定不准确导致的盾构降速、盾构姿态失控的现实问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，解决传统依靠人工设定分区推力不准确可能导致的盾构降速、盾构姿态失控等问题。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、本专利技术提供了一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，包括如下步骤：
4、将推进系统分成六个推进分区，设定每一推进分区的目标推力为：
5、ft1＝f1
6、ft2＝f1+δf
7、ft3＝f1+mδf2
8、ft4＝f1+k1δf1+k2δf2
9、ft5＝f1+mδf1
10、ft6＝f1+δf1 式一，
11、式一中，ft1～ft6为第一推进分区～第六推进分区的目标推力，m、k1、k2为调整系数，f1、δf1、δf2为目标推力分量，满
12、ft1+ft2+ft3+ft4+ft5+ft6＝ft
13、(ft2-ft6)r1cosα+(ft3-ft5)r1cosβ＝mh
14、ft1r1+(ft2+ft6)r1sinα-(ft3+ft5)r1sinβ-ft4r2＝mv 式二，
15、式二中，ft为推进系统的目标总推力大小，mh为目标总推力水平力矩，mv为目标总推力垂直力矩，r1和r2分别为第一推进分区和第四推进分区的目标推力有效作用半径，α和β分别为第二推进分区和第三推进分区目标推力作用点和圆心的连线与x轴的夹角；
16、根据式一和式二可求解得到：
17、
18、式三至式五中，
19、获取系统生成的目标总推力矢量，所述目标总推力矢量包括推进系统的目标总推力大小、目标总推力水平力矩和目标总推力垂直力矩，根据式一、式三至式五计算得出各个推进分区的目标推力，其中式一中的调整系数k1和k2的取值采用粒子群优化算法计算得到，从而完成推进系统分区目标推力的设定。
20、本专利技术盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法的进一步改进在于，式一中的调整系数m取值范围在1.0～1.5之间。
21、本专利技术盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法的进一步改进在于，式一中的调整系数k1和k2通过如下方式计算得到：
22、设定推进系统第四推进分区与第一推进分区的目标压力的差值最小的目标函数：
23、f(k1,k2)＝min(|p4-p1|)，
24、设定约束条件：
25、ft1+ft2+ft3+ft4+ft5+ft6-ft＝0，
26、(ft2-ft6)r1cosα+(ft3-ft5)r1cosβ-mh＝0，
27、ft1r1+(ft2+ft6)r1sinα-(ft3+ft5)r1sinβ-ft4r2-mv＝0，
28、pi≥pmin，pmin为满足管片密封垫有效压密的最小压力，建议范围3.0～4.5mpa，
29、pi≤pmax，pmax为推进油缸的最大工作压力，
30、0≤|p2-p1|≤δpctl、0≤|p3-p2|≤δpctl、0≤|p4-p3|≤δpctl、0≤|p4-p5|≤δpctl、0≤|p5-p6|≤δpctl、0≤|p6-p1|≤δpctl，p1～p6为第一推进分区至第六推进分区的目标压力，δpctl为相邻分区目标压力差上限值，建议范围6.0～8.0mpa；
31、根据设定的目标函数和设定约束条件计算得到调整系数k1和k2。
32、本专利技术盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法的进一步改进在于，还包括计算每个推进分区的目标压力：
33、
34、上式中，pi为第i推进分区的目标压力，ni为第i推进分区的推进油缸数量，s为推进油缸后腔体的面积。
35、本专利技术还提供了一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，包括如下步骤：
36、将推进系统分成四个推进分区，设定每一推进分区的目标推力为：
37、ft1＝f1
38、ft2＝f1+δf2
39、ft3＝f1+k1δf1+k2δf2
40、ft4＝f1+δf1 式1，
41、式1中，ft1～ft4为第一推进分区～第四推进分区的目标推力，k1、k2为调整系数，f1、δf1、δf2为目标推力分量，满足以下方程：
42、ft1+ft2+ft3+ft4＝ft
43、(ft2-ft11)r2cosα＝mh
44、ft1r1+(ft2+ft4)r2sinα-ft3r3＝mv 式2，
45、式2中，ft为推进系统的总推力大小，mh为目标总推力水平力矩，mv为目标总推力垂直力矩，r1、r2和r3分别为第一、第二、第三推进分区的目标推力有效作用半径，α为第二推力分区的目标推力作用点和圆心的连线与x轴的夹角；
46、根据式1和式2可求解得到：
47、
48、式3至式5中，
49、获取系统生成的目标总推力矢量，所述目标总推力矢量包括推进系统的目标总推力大小、目标总推力水平力矩和目标总推力垂直力矩，根据式1、式3至式5计算得出各个推进分区的目标推力，其中式1中的调整系数k1和k2的取值采用粒子群优化算法计算得到，从而完成推进系统分区目标推力的设定。
50、本专利技术盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法的进一步改进在于，式1中的调整系数k1和k2通过如下方式计算得到：
51、设定推进系统第三推进分区与第一推进分区的目标压力的差值最小的目标函数：
52、f(k1,k2)＝min(|p3-p1|)，
53、设定约束条件：
54、ft1+ft2+ft3+ft4-ft＝0，
55、(ft2-ft11)r2cosα-mh＝0，
56、ft1r1+(ft2+ft4)r2sinα-ft3r3-mv＝0，
57、pi≥pmin，pmin为满足管片密封垫有效压密的最小压力，建议范围3.0～4.5mpa，
58、pi≤pmax，pmax为推进油缸的最大工作压力，
【技术保护点】
1.一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，式一中的调整系数m取值范围在1.0～1.5之间。
3.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，式一中的调整系数k1和k2通过如下方式计算得到：
4.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，还包括计算每个推进分区的目标压力：
5.一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，式1中的调整系数k1和k2通过如下方式计算得到：
7.如权利要求5所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，还包括计算每个推进分区的目标压力：
【技术特征摘要】
1.一种盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，式一中的调整系数m取值范围在1.0～1.5之间。
3.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目标推力设定方法，其特征在于，式一中的调整系数k1和k2通过如下方式计算得到：
4.如权利要求1所述的盾构矢量掘进推进系统分区目...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱叶艇，朱雁飞，赵剑，龚卫，王祺，秦元，马志刚，王浩，陈培新，郑宜枫，冯玉婷，潘思，蔡丹丹，段崧，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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