土压平衡盾构机密封舱压力控制实验与优化策略

"该文是关于土压平衡盾构机密封舱压力控制的实验研究，旨在解决盾构机在隧道挖掘过程中的压力自动控制问题。研究人员建立了一个密封舱压力的控制机理模型，并设计了相应的实验平台。通过实验台收集的数据，他们运用系统辨识技术来确定模型的参数。基于优化理论，他们提出了一个稳健的压力控制策略。实验结果显示，建立的模型、参数辨识方法以及控制策略在实际应用中是有效的。该研究受到国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金的支持。" 本文详细探讨了土压平衡盾构机在地下掘进过程中如何有效地控制密封舱内的压力。土压平衡盾构机是一种广泛应用于城市地铁、隧道建设等领域的大型机械设备，其工作原理是通过调整密封舱内的土压来保持与开挖面的土压平衡，防止地面沉降和塌方。在这个过程中，密封舱压力的精确控制至关重要。 研究团队首先构建了一个理论模型，该模型详细描述了密封舱压力与诸多因素（如土壤类型、刀盘切割速度、排土速率等）之间的关系。然后，他们设计并搭建了一个实验台，这个实验台能够模拟盾构机在实际工况下的工作状态，从而获取相关数据。 系统辨识方法被用来从实验数据中识别出模型的参数，这包括土壤的物理特性、密封舱的泄漏率、泵送系统的性能等。这种方法允许研究人员更准确地理解和预测密封舱压力的变化规律，为后续的控制策略设计提供了基础。 基于优化理论，研究人员提出了一种稳健的控制策略。这种策略考虑了施工环境的不确定性，如土壤条件的变化、设备的磨损等，旨在确保压力控制的稳定性和适应性。实验结果显示，采用这种控制策略后，密封舱压力能更好地跟踪设定值，提高了盾构机的工作效率和安全性。 实验研究的成功验证了所建立的控制机理模型的有效性，也为未来的盾构机控制系统设计提供了理论依据和技术支持。这项工作不仅有助于提高隧道施工的质量和效率，还有可能减少施工过程中对周围环境的影响，对于推动我国地下工程建设的技术进步具有重要意义。