灌漿壓力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、灌漿是國(guó)內(nèi)外大壩基礎(chǔ)施工中常用的加固手段，灌漿壓力是影響灌漿質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)之一。由于灌漿過(guò)程中存在非線性、地層變化的不確定性及參數(shù)耦合等特性，現(xiàn)行的手動(dòng)控制方式控制精度差，工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性無(wú)法得到保證。因此，開(kāi)展灌漿壓力自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)研究具有很高的理論價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　 以貴州省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“LJ系列灌漿壓水測(cè)控系統(tǒng)在烏江水電開(kāi)發(fā)中的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用(2005J-069)”為依托，圍繞灌漿系統(tǒng)中壓力參考曲線的設(shè)計(jì)、主參

2、量壓力的軟測(cè)量、灌漿壓力的優(yōu)化控制及灌漿控制系統(tǒng)研制開(kāi)展研究，實(shí)現(xiàn)了灌漿壓力的自動(dòng)控制。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.提出了混合支持向量T-S(Takagi-Sugeno)模型的灌漿地層智能識(shí)別方法。
　　 在支持向量機(jī)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論、核函數(shù)、嵌入式優(yōu)化核參數(shù)及T-S模糊模型的研究基礎(chǔ)上，分析四大類地層的壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布特征，提出了基于壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)和混合支持向量T-S模型的地層識(shí)別新方法，結(jié)合地層識(shí)別類別和灌漿規(guī)范

3、設(shè)計(jì)壓力曲線。該算法中利用優(yōu)化RBF核的支持向量機(jī)訓(xùn)練已知地層樣本獲取支持向量，基于支持向量構(gòu)造新型支持向量模糊T-S規(guī)則模型，并引入t-uninorm算子來(lái)提高識(shí)別準(zhǔn)確率。對(duì)比仿真表明，該方法識(shí)別準(zhǔn)確率高，運(yùn)算時(shí)間短，且決策安全性好。實(shí)踐證明該方法比常規(guī)地層檢測(cè)方法更能應(yīng)對(duì)地層的不確定性變化。
　　 2.建立了灌漿壓力的自適應(yīng)T-S(Takagi-Sugeno)模糊軟測(cè)量模型。
　　 提出了灌漿壓力的新型T-S模糊軟測(cè)

4、量方法，解決了深孔中灌漿壓力直接測(cè)量難的問(wèn)題。以返漿管道流體為對(duì)象，利用有限元軟件分析不同參數(shù)對(duì)管道摩擦損失壓力的影響，并結(jié)合灌漿壓力簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，為軟測(cè)量模型選擇合適的輔助變量。模糊T-S模型的規(guī)則根據(jù)實(shí)際輸入輸出數(shù)據(jù)和辯識(shí)精度要求自適應(yīng)產(chǎn)生，模糊模型結(jié)論參數(shù)的辯識(shí)采用卡爾曼遞推算法，避免了后件參數(shù)辨識(shí)過(guò)程矩陣求逆的復(fù)雜性。與模糊聚類算法和誤差反饋學(xué)習(xí)算法對(duì)比仿真，該模糊模型兼有建模精度高、運(yùn)算速度快、自適應(yīng)能力強(qiáng)，解決了在工況變化、

5、地層變化下灌漿壓力及時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量。已在實(shí)際工程驗(yàn)證該模型的有效性，可以為控制系統(tǒng)提供反饋主參量。
　　 3.提出了基于多模型自適應(yīng)微粒群優(yōu)化的灌漿壓力控制新策略。
　　 在軟測(cè)量估計(jì)主反饋灌漿壓力參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于多模型的控制器參數(shù)優(yōu)化新策略。該方法中將串級(jí)控制、前饋控制與多模型控制器參數(shù)優(yōu)化方法整合后，解決了控制系統(tǒng)壓力波動(dòng)大和地層變化時(shí)控制器參數(shù)整定難的問(wèn)題。該控制系統(tǒng)外環(huán)采用模糊控制器穩(wěn)定灌漿壓力，增加內(nèi)環(huán)流

6、量的PID控制，抑制了灌漿密度的干擾。而灌漿密度根據(jù)規(guī)范采取模糊前饋控制技術(shù)，達(dá)到既進(jìn)行壓力控制又能節(jié)約工程成本的目的?？刂破鲄?shù)根據(jù)不同地層吸漿流量基準(zhǔn)模型采用自適應(yīng)微粒群算法離線計(jì)算。仿真結(jié)果表明，該控制策略下壓力跟蹤效果好，抗干擾能力強(qiáng)，滿足了系統(tǒng)在地層環(huán)境變化時(shí)的控制要求。
　　 4.研制了灌漿壓力硬件控制系統(tǒng)和設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件平臺(tái)，首次實(shí)現(xiàn)了灌漿壓力的多模型優(yōu)化控制。
　　 研究灌漿控制系統(tǒng)中壓力、流量和密度的