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基于LS-SVM的盾构密封舱土压建模仿真研究
| 论文题名： | 基于LS-SVM的盾构密封舱土压建模仿真研究 |
| 关键词： | 密封舱土压;盾构掘进;自动控制;土压平衡;LS-SVM模型 |
| 摘要： | 密封舱土压是盾构掘进过程中一个非常重要的控制参数，压力失衡将导致地表坍塌等严重的工程事故。但现在的施工多是人工控制操作，控制精度较低。因此，实现盾构掘进过程的自动控制是当前自动化领域研究的热点问题。 目前对土压平衡盾构系统的研究多集中在诸如推进系统、排渣系统等一些相对独立的领域罩，这些研究都没有考虑其整体特性，且都未考虑刀盘转速的影响，无法反映盾构掘进过程中盾机的整体性能。而在研究方法上多采用神经网络、模糊算法等，并未得出具体的模型形式。再加上盾构施工现场情况复杂，影响土压的因素较多，而且实验研究需要较大的投资，所以，目前大部分土压平衡盾构系统的分析与设计都是依赖工程实践经验。基于此，本文提出一种建立盾构土压模型的方法，结合现场施工数据，对土压平衡盾构施工过程中的特性进行研究，为实际盾构施工工程提供指导与参考。 由于建立土压平衡盾构系统的机理模型比较困难。因此，本文在广泛研究国内外盾构理论的基础上，基于盾构掘进过程的机理分析，初步确定土压值与刀盘转速、总推力、螺旋输送机转速及推进速度有关。进一步，利用主元分析方法来估计土压值与这些因素的相关性强弱，得出结论：推进速度、螺旋输送机转速、刀盘转速及总推力为土压值的主元。基于此，首先对现场采集数据进行数据预处理；其次，利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法，结合现场施工数据，选用六种核函数来对土压进行建模分析，并引入均方根误差(RMSE)和绝对平均值百分误差(MAPE)来评价该模型的预测精度，进而确定采用二次多项式核函数建立的土压模型其估计能力较好；最后，通过仿真试验验证了该模型的有效性。并结合MAPE评价标准，比较LS-SVM模型与BP神经网络模型的估计能力，试验表明LS-SVM模型有较好的估计能力和推广能力。 |
| 作者： | 刘任喜 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 邵诚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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