[发明专利]盾构姿态多自由度运动特性预测和控制性能评估系统及方法

权利要求书

1.一种盾构姿态多自由度运动特性预测和控制性能评估系统，其特征在于，所述评估系统包括：

数据获取模块，用以实时采集盾构掘进过程中的施工参数与盾构操作参数；

多自由度姿态预测模块，用以根据前期的盾构空间姿态与操作参数对未来设定时间内盾构多自由度姿态变化情况进行预测，并将该预测结果输入至控制性能评估模块；

控制性能评估模块，用以评价多自由度姿态预测模块的预测结果与盾构各自由度姿态实际变化量的吻合度，根据该吻合度判断当前的盾构姿态控制性能是否发生变化，进而决定是否选用同工况盾构掘进姿态预测器修正前期的盾构掘进姿态预测器进行盾构姿态预测。

2.根据权利要求1所述的盾构姿态多自由度运动特性预测和控制性能评估系统，其特征在于：

所述多自由度预测模块基于海量的历史施工数据，通过对当前工况特征识别实现盾构姿态多自由度运动特性预测；所述多自由度姿态预测模块包括盾构掘进姿态预测器、同工况盾构掘进姿态预测器；

所述盾构掘进姿态预测器由当前工程施工数据库和海量盾构法隧道历史数据工程数据库提供的数据训练得到，实现对盾构未来几环的姿态变化进行预测；

所述同工况盾构掘进姿态预测器由同类工况区段位置戳结合历史工程数据库对应区段施工数据训练得到，其输出值可对盾构掘进姿态预测器的预测结果进行修正，确保盾构在姿态控制性能发生变化的情况下，能快速的借助历史数据，提升当前盾构姿态预测的准确度。

3.根据权利要求1所述的盾构姿态多自由度运动特性预测和控制性能评估系统，其特征在于：

所述数据获取模块包括盾构施工参数获取器；盾构施工参数获取器用于读取盾构实时施工参数与实时姿态；

所述评估系统还包括数据存储模块；所述数据存储模块用以存储当前工程盾构掘进产生的施工数据以及海量的历史工程施工数据，并将该部分数据用于盾构掘进姿态预测器、同工况盾构掘进姿态预测器、当前工况特征提取器的训练；

所述数据存储模块包括当前工程施工数据库、海量盾构法隧道历史工程数据库；当前工程施工数据库用于存储当前工程不断产生的施工数据；海量盾构法隧道历史工程数据库用于存储已完工的各条盾构法隧道施工数据；

所述当前工程施工数据库用于存储当前工程不断产生的施工数据，其采集的数据信息维度包含盾构的各项操作参数、状态参数、地质信息、轴线信息，其数据量随着盾构的推进进行不断的累积；

所述海量盾构法隧道历史工程数据库用以存储盾构法隧道历史工程施工数据，其包含数据的数据维度与当前工程施工数据库中的信息维度保持一致；

所述控制性能评估模块包括盾构控制性能评估器，用以根据姿态预测器的姿态预测结果和盾构姿态的实际变化情况对盾构机的控制性能进行评估，判断当前盾构掘进的工况是否发生了变化，是否需要从海量的历史数据中抽取类似工况数据训练同工况的盾构掘进姿态预测器；

所述评估系统还包括相似工况提取模块，用以针对海量历史施工数据进行盾构掘进工况聚类，并将其进行标签标记；根据控制性能评估模块的评估结果提取当前掘进段的工况特征参数，并将其输入至工况特征识别器进行类别判断，输出与当前工况特征相似的历史工程对应区段位置戳，根据该位置戳从海量历史工程数据中抽取对应的施工数据；

所述相似工况提取模块包括当前工况特征提取器、工况特征识别器；

所述当前工况特征提取器用以提取当前工程的工况特征参数；

所述工况特征识别器由海量盾构法隧道历史工程数据训练得的，将历史完工工程中的不同工况进行分类，结合当前工况特征提取器，对当前工况进行归类，并提取出历史工况中同类工况区段的位置戳。