CN111810172B - 盾构推进系统的控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构推进系统的控制方法及其系统，包括如下步骤：设置盾构推进所需的总推力P、总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；沿Y轴划分N个千斤顶以形成对称的A区和B区，设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。本发明有效地解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，提高施工的安全性和稳定性。

Description

盾构推进系统的控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，特指一种盾构推进系统的控制方法及其系统。

背景技术

通常盾构推进系统的分区方法是将小直径盾构分为四个区，超大直径盾构推进系统分为六个区。实际盾构施工时，各分区的千斤顶油压大小一致，盾构司机通过控制千斤顶油压阀的开度，从而达到掘进和纠偏的目的。

但是这种方式过多依赖于盾构司机的手动操作经验，控制精度不高且人为因素影响较大，现实中常常因盾构司机操作不熟练而导致工程事故发生，随着盾构往智能化研发方向发展，需要对推进系统实现力的精确控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构推进系统的控制方法及其系统，解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，实现了盾构推进系统力的精确控制。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构推进系统的控制方法，该盾构推进系统包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，包括如下步骤：

S11.对应建立原点O与盾构推进系统的中心相重合的XOY坐标系，并设置盾构推进所需的总推力P、总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；

S12.沿Y轴划分N个千斤顶以形成对称的A区和B区两个区域，设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；

S13.根据总推力P、力矩M_h、力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。

本发明提出了一种盾构推进系统的控制方法，将盾构的千斤顶沿Y轴划分为两个个区域，并根据总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力，这种方法能够精确得出每个千斤顶的顶推力，每个千斤顶的顶推力不一样，从而能够更加精准地控制盾构推进，解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，提高施工的安全性和稳定性。

本发明盾构推进系统的控制方法的进一步改进在于，计算每个千斤顶的顶推力前，还包括：

根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁得出每一个千斤顶的顶推力的表达式：

当千斤顶位于A区或Y轴负半轴时，

t_i＝t₁+k₁l_i

当千斤顶位于B区时，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

本发明盾构推进系统的控制方法的进一步改进在于，利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力时，还包括：

联立如下方程：

经计算，得到t₁、k₁和k₂的值，进而代入每个千斤顶的表达式中以计算出每个千斤顶的顶推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

本发明盾构推进系统的控制方法的进一步改进在于，每个千斤顶设置有减压阀以供控制千斤顶的顶推力；

根据千斤顶的顶推力计算对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

本发明还提供了一种盾构推进系统的控制系统，该盾构包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，包括：

数据获取模块，以获取推进所需的总推力P、力矩M_h和力矩M_v；

数据处理模块，以建立原点O与盾构的中心相重合的XOY坐标系，并计算得出总推力P在XOY坐标系的力矩点；

区域划分模块，以沿Y轴划分N个千斤顶形成A区和B区两个区域，并设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；以及

第一计算模块，以根据总推力P、力矩M_h、力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个所述千斤顶的顶推力。

本发明盾构推进系统的控制系统的进一步改进在于，该第一计算模块还包括自动运算模块，以根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁确定每个千斤顶的顶推力的表达式，表达式如下：

A区中或Y轴负半轴上的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₁l_i

B区中的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

本发明盾构推进系统的控制系统的进一步改进在于，第一计算模块采用的计算公式如下：

第一计算模块联立如下方程，

第一计算模块通过联立上述方程计算得出t₁、k₁和k₂的值，进而代入自动运算模块中一计算出每个千斤顶的顶推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

本发明盾构推进系统的控制系统的进一步改进在于，每个千斤顶设置有减压阀以供控制千斤顶的推顶力；

该控制系统还包括第二计算模块，以根据千斤顶的顶推力计算得出对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

本发明盾构推进系统的控制系统的进一步改进在于，还包括设置于盾构的操控室中的操纵杆，以向数据获取模块输入总推力P、力矩M_h和力矩M_v。

本发明盾构推进系统的控制系统的进一步改进在于，还包括设置于盾构的操控室中且与操纵杆电连接的显示屏，以显示XOY坐标系和操纵杆输入的总推力P的力矩点、力矩M_h和力矩M_v。

附图说明

图1为本发明盾构推进系统的控制方法的流程图。

图2为本发明盾构推进系统的控制方法中一种实施方式的分区示意图。

图3为本发明盾构推进系统的控制方法中另一种实施方式的分区示意图。

图4为本发明盾构推进系统的控制方法中又一种实施方式的分区示意图。

图5为本发明盾构推进系统的控制方法中又一种实施方式的分区示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种盾构推进系统的控制方法，将盾构的千斤顶沿Y轴划分为两个个区域，并根据总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力，这种方法能够精确得出每个千斤顶的顶推力，每个千斤顶的顶推力不一样，从而能够更加精准地控制盾构推进，解决了盾构推进控制中人为因素影响较大的问题，基于数学和力学的理论基础，精确地对每一个千斤顶进行控制，实现了盾构推进的智能化控制，减少人为因素的影响，提高施工的安全性和稳定性。下面结合附图对本发明基于云的远程控制方法及其系统进行说明。

参阅图1，图1为本发明盾构推进系统的控制方法的流程图。下面结合图1，对本发明盾构推进系统的控制方法进行说明。

如图1和图2所示，本发明提供了一种盾构推进系统的控制方法，该盾构推进系统包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，包括如下步骤：

S11.对应建立原点O与盾构推进系统的中心相重合的XOY坐标系，并设置盾构推进所需的总推力P、总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；

S12.沿Y轴划分N个千斤顶以形成对称的A区和B区两个区域，设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；

S13.根据总推力P、力矩M_h、力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。

具体的，每个千斤顶设置有减压阀以供控制千斤顶的顶推力；

根据千斤顶的顶推力计算对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

作为本发明的一较佳实施方式，计算每个千斤顶的顶推力前，还包括：

根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁得出每一个千斤顶的顶推力的表达式：

当千斤顶位于A区或Y轴负半轴时，

t_i＝t₁+k₁l_i

当千斤顶位于B区时，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

进一步的，利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力时，还包括：

联立如下方程：

经计算，得到t₁、k₁和k₂的值，进而代入每个千斤顶的表达式中以计算出每个千斤顶的顶推力；

即上述的方程是基于XOY坐标系根据每个千斤顶的顶推力的表达式建立的，将计算得出的得到t₁、k₁和k₂的值再代入表达式中计算出每个千斤顶的顶推力，P为总推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

具体的，千斤顶设置有四种情况：

如图2所示，Y轴负半轴上有千斤顶，Y轴正半轴没有千斤顶，则A区和B区位于顶部的千斤顶的顶推力为t₁，并计算得出t₁、k₁和k₂的值再代入表达式中计算出每个千斤顶的顶推力；

如图3所示，Y轴负半轴上有千斤顶，Y轴正半轴也有千斤顶，则Y轴正半轴的千斤顶的顶推力为t₁，并计算得出t₁、k₁和k₂的值再代入表达式中计算出每个千斤顶的顶推力；

如图4所示，Y轴负半轴上没有千斤顶，Y轴正半轴有千斤顶，则Y轴正半轴的千斤顶的顶推力为t₁，并计算得出t₁、k₁和k₂的值再代入表达式中计算出每个千斤顶的顶推力；

如图5所示，Y轴负半轴上没有千斤顶，Y轴正半轴也没有千斤顶，则A区和B区位于顶部的千斤顶的顶推力为t₁，并计算得出t₁、k₁和k₂的值再代入表达式中计算出每个千斤顶的顶推力。

本发明的具体实施方式如下：

以图2为例，设置的总推力P＝11496kN，M_v＝-5500kN·m，M_h＝-350kN·m，划分的A区和B区均有八个千斤顶，且Y轴负半轴上有一个千斤顶，由于A区和B区对称设置，因此两个区域的参数一样，如下表：

设置的总推力P＝11496kN，则计算得出M_v＝-5500kN·m，M_h＝-350kN·m；

A区中和Y轴负半轴上的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₁l_i

B区中的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₂l_i

根据上述表达式可联立得出下列方程

合力方程

p＝17t₁+28.778k₁+22.673k₂

水平合力矩方程

-M_h＝49.841(k₁-k₂)

竖向合力矩方程

-M_v＝-0.00153t₁+49.687k₁+30.888k₂

经计算，得出

最终得出k₁＝70.96kN/m，k₂＝63.94kN/m，t₁＝470.84kN；

将得到的t₁、k₁和k₂的值后，代入千斤顶的顶推力的表达式中，计算得到每个千斤顶的顶推力，如下表：

千斤顶序号	顶力值(kN)	千斤顶序号	顶力值(kN)
				1	470.84	1’	470.84
2	496.97	2’	499.84
				3	545.71	3’	553.93
4	610.47	4’	625.81
				5	682.51	5’	705.75
6	752.09	6’	782.98
				7	809.83	7’	847.06
8	847.92	8’	889.33
				0	904.09

得到的顶推力代入减压阀计算公式中，

计算出每个千斤顶对应的减压阀的开度，以控制千斤顶的推顶力。

本发明还提供了一种盾构推进系统的控制系统，该盾构包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，包括：

数据获取模块，以获取推进所需的总推力P、力矩M_h和力矩M_v；

数据处理模块，以建立原点O与盾构的中心相重合的XOY坐标系，并计算得出总推力P在XOY坐标系的力矩点；

区域划分模块，以沿Y轴划分N个千斤顶形成A区和B区两个区域，并设定盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定A区和B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；以及

第一计算模块，以根据总推力P、力矩M_h、力矩M_v、变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个所述千斤顶的顶推力。

进一步的，该第一计算模块还包括自动运算模块，以根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁确定每个千斤顶的顶推力的表达式，表达式如下：

A区中或Y轴负半轴上的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₁l_i

B区中的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

具体的，第一计算模块采用的计算公式如下：

第一计算模块联立如下方程，

第一计算模块通过联立上述方程计算得出t₁、k₁和k₂的值，进而代入自动运算模块中一计算出每个千斤顶的顶推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

进一步的，每个千斤顶设置有减压阀以供控制千斤顶的推顶力；

该控制系统还包括第二计算模块，以根据千斤顶的顶推力计算得出对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

进一步的，还包括设置于盾构的操控室中的操纵杆，以向数据获取模块输入总推力P、力矩M_h和力矩M_v。

较佳地，还包括设置于盾构的操控室中且与操纵杆电连接的显示屏，以显示XOY坐标系和操纵杆输入的总推力P，驾驶员在操控室中的显示屏上看到XOY坐标，并对应显示出总推力P的力矩点、力矩M_h和力矩M_v。

本发明的具体实施方式如下：

以图2为例，通过操纵杆将总推力P输入数据获取模块中，设置的总推力P＝11496kN，M_v＝-5500kN·m，M_h＝-350kN·m，则数据处理模块建立XOY坐标系并计算得出总推力P的力矩点；

区域划分模块沿Y轴划分N个千斤顶形成A区和B区均有八个千斤顶，且Y轴负半轴上有一个千斤顶，由于A区和B区对称设置，因此两个区域的参数一样，如下表：

自动运算模块根据变化率k₁、变化率k₂和顶推力t₁确定每个千斤顶的顶推力的表达式；

A区中和Y轴负半轴上的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₁l_i

B区中的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₂l_i

第一计算模块建立下列方程

合力方程

p＝17t₁+28.778k₁+22.673k₂

水平合力矩方程

-M_h＝49.841(k₁-k₂)

竖向合力矩方程

-M_v＝-0.00153t₁+49.687k₁+30.888k₂

经计算，得出

第一计算模块最终得出k₁＝70.96kN/m，k₂＝63.94kN/m，t₁＝470.84kN；

将得到的t₁、k₁和k₂的值后，代入千斤顶的顶推力的表达式中，计算得到每个千斤顶的顶推力，如下表：

第二计算模块将得到的顶推力代入减压阀计算公式中，

计算出每个千斤顶对应的减压阀的开度，以控制千斤顶的推顶力。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盾构推进系统的控制方法，所述盾构推进系统包括沿所述盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个所述千斤顶沿所述盾构的竖向中心线对称设置，其特征在于，包括如下步骤：

S11.对应建立原点O与所述盾构推进系统的中心相重合的XOY坐标系，并设置盾构推进所需的总推力P、所述总推力P在X轴方向的力矩M_h和在Y轴方向的力矩M_v；

S12.沿Y轴划分N个所述千斤顶以形成对称的A区和B区两个区域，设定所述盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定所述A区和所述B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；

S13.根据所述总推力P、所述力矩M_h、所述力矩M_v、所述变化率k₁、所述变化率k₂和所述顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。

2.如权利要求1所述的盾构推进系统的控制方法，其特征在于，计算每个千斤顶的顶推力前，还包括：

根据所述变化率k₁、所述变化率k₂和顶推力t₁得出每一个千斤顶的顶推力的表达式：

当千斤顶位于所述A区或Y轴负半轴时，

t_i＝t₁+k₁l_i

当千斤顶位于所述B区时，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

3.如权利要求2所述的盾构推进系统的控制方法，其特征在于，利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力时，还包括：

联立如下方程：

经计算，得到t₁、k₁和k₂的值，进而代入每个千斤顶的表达式中以计算出每个千斤顶的顶推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

4.如权利要求1所述的盾构推进系统的控制方法，其特征在于，每个所述千斤顶设置有减压阀以供控制所述千斤顶的顶推力；

根据千斤顶的顶推力计算对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

5.一种盾构推进系统的控制系统，该盾构包括沿盾构的截面间隔设置的N个千斤顶，且N个千斤顶沿盾构的竖向中心线对称设置，其特征在于，包括：

数据获取模块，以获取所述盾构推进所需的总推力P、力矩M_h和力矩M_v；

数据处理模块，以建立原点O与所述盾构的中心相重合的XOY坐标系，并计算得出所述总推力P在XOY坐标的力矩点；

区域划分模块，以沿Y轴划分N个千斤顶形成A区和B区两个区域，并设定所述盾构推进系统中位于顶部的千斤顶的顶推力均为t₁，设定所述A区和所述B区中各千斤顶的顶推力随各千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离呈线性变化，且变化率对应为k₁和k₂；以及

第一计算模块，以根据所述总推力P、所述力矩M_h、所述力矩M_v、所述变化率k₁、所述变化率k₂和所述顶推力t₁利用合力与合力矩的公式计算得出每个千斤顶的顶推力。

6.如权利要求5所述的盾构推进系统的控制系统，其特征在于，所述第一计算模块还包括自动运算模块，以根据所述变化率k₁、所述变化率k₂和顶推力t₁确定每个千斤顶的顶推力的表达式，表达式如下：

所述A区中或Y轴负半轴上的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₁l_i

所述B区中的千斤顶的表达式为，

t_i＝t₁+k₂l_i

其中，l_i为千斤顶至对应区域中位于顶部的千斤顶的竖向距离，t₀为位于Y轴负半轴的千斤顶的顶推力，l₀为位于Y轴负半轴的千斤顶与A区或B区中位于顶部的千斤顶之间的竖向距离，t_i为第i个千斤顶的顶推力，i为正整数。

7.如权利要求6所述的盾构推进系统的控制系统，其特征在于，所述第一计算模块采用的计算公式如下：

所述第一计算模块联立如下方程，

所述第一计算模块通过联立上述方程计算得出t₁、k₁和k₂的值，进而代入所述自动运算模块中以计算出每个千斤顶的顶推力；

其中，N为千斤顶的总数，N_LB1为X轴下方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LB2为X轴下方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_LU1为X轴上方且变化率为k₁的千斤顶的数量，N_LU2为X轴上方且变化率为k₂的千斤顶的数量，N_L为XOY坐标系的第二象限、第三象限以及X轴负半轴上千斤顶的数量，m_i为千斤顶与X轴间的距离，n_i为千斤顶与Y轴间的距离。

8.如权利要求7所述的盾构推进系统的控制系统，其特征在于，每个所述千斤顶设置有减压阀以供控制所述千斤顶的推顶力；

所述控制系统还包括第二计算模块，以根据千斤顶的顶推力计算得出对应的减压阀的开度，计算公式如下：

其中，K为减压阀的开度、t_i为对应的千斤顶的顶推力、d为千斤顶油缸的缸径、P_max为千斤顶油压可输出的最大值。

9.如权利要求5所述的盾构推进系统的控制系统，其特征在于，还包括设置于所述盾构的操控室中的操纵杆，以向所述数据获取模块输入所述总推力P、力矩M_h和力矩M_v。

10.如权利要求9所述的盾构推进系统的控制系统，其特征在于，还包括设置于所述盾构的操控室中且与所述操纵杆电连接的显示屏，以显示所述XOY坐标系和所述操纵杆输入的总推力P的力矩点、力矩M_h和力矩M_v。

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