[发明专利]盾构机及其土压动态特性建模方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种盾构机土压动态特性建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构造土压平衡盾构机密封舱土压动态特性的RBF-ARX模型：

其中，

R(k-1)＝[r(k-1)^T r(k-2)^T…r(k-Nr)^T]^T

Center_q＝[(center_q,1)^T (center_q,2)^T…(center_q,Nr)^T]^T

k表示采样时刻，y_0,k为偏移，α_k,1～α_k,Ny、β_k,f～β_k,f+Nu-1、λ_k,f～λ_k,f+Nu-1、η_k,f～η_k,f+Nu-1是RBF-ARX模型的状态相依自回归系数矩阵；Ny,Nx表示RBF-ARX模型阶次；y(k)为RBF-ARX模型的输出信号、即第k个采样时刻的密封舱土压测量值，y(k-Ny)表示第k-Ny个采样时刻的密封舱土压测量值；x₁,x₂,x₃为RBF-ARX模型的输入信号，x₁,x₂,x₃分别为螺旋机速度测量值、推进速度平均值和总推进力，定义x＝(x₁,x₂,x₃)；x₁,x₂,x₃的纯滞后时间均为f,f≥1；ε(k)是建模误差；h是RBF网络隐含层节点个数，Nr是引起土压子系统动态特性产生非线性变化的状态变量R(k-1)的阶次，其元素r(k-1)取为k-1时刻的密封舱土压测量均值y(k-1)；Center_q是RBF网络的中心，其维数与R的维数相同，center_q,1是y(k)的聚类中心点；w₀,m₀,n_l2,0,o_l2,0,p_l2,0,w_q,m_l,q,n_l2,q,o_l2,q,p_l2,q均为RBF网络的权系数，φ_q是RBF网络基函数的扩展系数，φ_q＞0；

S2、构造RBF-ARX模型参数θ的优化模型，采用内点法估计参数θ，取RBF-ARX模型一步向前预测误差平方值最小，且满足盾构机土压子系统动态模式约束时对应的模型阶次作为土压动态特性RBF-ARX模型的阶次；其中，θ＝{w₀,m_l,0,n_l,0,o_l,0,p_l,0,w_q,m_l,q,n_l,q,o_l,q,p_l,q,φ_q,Center_q}。