基于BP-PID控制器的盾构液压推进控制系统研究

李阁强， 牛彦杰， 陈 馈， 徐莉萍， 郭冰菁， 李跃松

(1. 河南科技大学机电工程学院， 河南 洛阳 471023； 2. 机械装备先进制造河南省协同创新中心， 河南 洛阳 471000； 3. 盾构及掘进技术国家重点实验室， 河南 郑州 450001)



基于BP-PID控制器的盾构液压推进控制系统研究

李阁强1, 2， 牛彦杰1, 2， 陈 馈2, 3， 徐莉萍1, 2， 郭冰菁1, 2， 李跃松1, 2

(1. 河南科技大学机电工程学院， 河南 洛阳 471023； 2. 机械装备先进制造河南省协同创新中心， 河南 洛阳 471000； 3. 盾构及掘进技术国家重点实验室， 河南 郑州 450001)

为解决盾构在复杂地层施工时推进速度和压力难以控制的问题，在压力流量控制的基础上提出BP神经网络控制策略。通过AMESim建立推进系统物理模型，并利用Simulink设计出BP神经网络控制器，最后对系统进行联合仿真，分析推进系统液压缸在变流量和变负载工况下推进速度和压力的响应特性。仿真结果表明： 该控制策略与常规PID控制相比，波动幅度降低，调节时间快。采用BP神经网络PID控制能够有效地提高盾构在负载突变情况下速度和压力控制精度，稳定性好、适应能力强，为盾构控制系统设计和优化提供理论参考。

盾构； 推进系统； BP神经网络； PID； 仿真

0 引言

随着地铁隧道及地下空间建设的全面展开，盾构施工得到了越来越广泛的应用。盾构推进系统主要完成盾构前进、姿态纠偏、调向等运动，其控制性能决定掘进路线的精度和刀盘使用寿命[1]。土层环境的复杂性和负载时变性等因素对盾构推进系统控制及隧道施工质量影响较大[2]。因此，推进系统的控制成为盾构施工的难题。……