JP2849912B2 - シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予測制御方法 - Google Patents
シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予測制御方法Info
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
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- E21D9/093—Control of the driving shield, e.g. of the hydraulic advancing cylinders
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、シールド工法において、最適のジャッキパ
ターンによってシールド機の位置と姿勢を制御するため
に、シールド掘進機の位置と姿勢との将来予測を定量的
に行い、シールド掘進機を制御する方法に関するもので
ある。
ターンによってシールド機の位置と姿勢を制御するため
に、シールド掘進機の位置と姿勢との将来予測を定量的
に行い、シールド掘進機を制御する方法に関するもので
ある。
＜従来の技術＞ シールド工法においてその掘進方向を正確に予測しよ
うとする方法は各種の手段が開発されている。
うとする方法は各種の手段が開発されている。
中でも代表的なものは、上下左右のジャッキのストロ
ークの差によって進行方向を予測する方法であった。
ークの差によって進行方向を予測する方法であった。
そうした従来の方法は、現在のシールド掘進機の位置
を確認し、その現在位置と設計線との誤差を表示して方
向修正の資料にする方法であった。
を確認し、その現在位置と設計線との誤差を表示して方
向修正の資料にする方法であった。
＜従来の技術の問題点＞ こうした従来の方法によると、現在位置と設計線との
誤差は分かる。
誤差は分かる。
しかしたとえばセグメントの１リング、２リングの先
の地点での誤差を正確に予測することはできない。
の地点での誤差を正確に予測することはできない。
設計線にシールド掘進機を近付けるように操作する
と、機体全体の方向が変わるまでに時間を要し、方向が
変わった頃にはすでに設計線を反対側まで横断してしま
う。
と、機体全体の方向が変わるまでに時間を要し、方向が
変わった頃にはすでに設計線を反対側まで横断してしま
う。
そのために、こんどは反対方向に進路を変えなくては
ならない、といった繰り返しになる。
ならない、といった繰り返しになる。
このように現在のシールド掘進機の位置の誤差を知っ
ただけでは常に蛇行を繰り返しているということになっ
てしまう。
ただけでは常に蛇行を繰り返しているということになっ
てしまう。
このように、現在位置での誤差に基づいて修正、制御
を行うと、時間適なずれなどから正確な制御は不可能で
あった。
を行うと、時間適なずれなどから正確な制御は不可能で
あった。
＜本発明の目的＞ 本発明は上記のような欠点を改善するためになされた
もので、シールド掘進機の現在の位置や姿勢を知るだけ
でなく、最適なシールド掘進機の位置・姿勢制御のため
に、将来の位置と姿勢とを予測してシールド掘進機を制
御する方法を提供することを目的とする。
もので、シールド掘進機の現在の位置や姿勢を知るだけ
でなく、最適なシールド掘進機の位置・姿勢制御のため
に、将来の位置と姿勢とを予測してシールド掘進機を制
御する方法を提供することを目的とする。
＜本発明の構成＞ ＜イ＞全体の構成 本発明の制御方法は、次の機構から構成する。
＜ロ＞センサ シールド掘進機や関連機器に取り付けたセンサは公知
のものを利用できる。
のものを利用できる。
たとえば次のようなセンサである。
＜ハ＞坑内コンピュータ 坑内コンピュータはデータの収集のために使用する。
そのためにまず、上記したセンサ群によって検知した
データを収集する。
データを収集する。
そしてデータからの各種の信号を変換して統一し、計
測用コンピュータに向けて送信する。
測用コンピュータに向けて送信する。
＜ニ＞計測用コンピュータ （１）演算 坑内コンピュータから発信されたデータを受信し、演
算処理、表示を行う。
算処理、表示を行う。
（２）演算結果量の送信 この演算処理の結果を次の予測用コンピュータに向け
て送信する機能である。
て送信する機能である。
＜ホ＞予測用コンピュータ （１）演算 計測用コンピュータからの物理量をもとに、予測演算
を行う機能である。
を行う機能である。
演算の結果の表示も行う。
（２）格納、送信 演算結果のデータを格納する機能である。
（３）演算方法 本発明の特徴のひとつは統計手法を用いた予測演算を
行う点であり、そのための手法としてカルマン・フィル
タ理論に統計手法の自己回帰モデルを組み込んだもので
ある。
行う点であり、そのための手法としてカルマン・フィル
タ理論に統計手法の自己回帰モデルを組み込んだもので
ある。
カルマン・フィルタ理論とは簡単に説明すると次のよ
うな手法である。
うな手法である。
すなわちデータをシーケンシャルに処理しながら、そ
の最適推定値を逐次修正することのできる近代制御理論
のひとつであり、逐次型最小二乗法とも言うべき手法で
ある。
の最適推定値を逐次修正することのできる近代制御理論
のひとつであり、逐次型最小二乗法とも言うべき手法で
ある。
その特徴は、データをシーケンシャルに処理できるこ
とで、データを蓄積しておく必要がなく、しかも処理時
間が短い点である。
とで、データを蓄積しておく必要がなく、しかも処理時
間が短い点である。
さらに多数の計測データの中でも最新のデータを重視
して処理することができるという点も、本発明のような
用途に利用するに適した特徴である。
して処理することができるという点も、本発明のような
用途に利用するに適した特徴である。
＜ヘ＞表示例 以上のような機能を持たせたコンピュータ網の配置に
よって、最終的には第３図に示すような進路予測表示を
行うことができる。
よって、最終的には第３図に示すような進路予測表示を
行うことができる。
すなわち、カルマン・フィルタを用いて係数を効率的
に推定できる自己回帰モデルによってシールド掘進機の
将来の進路と位置を予測し、表示することができる。し
かも、将来の予測到達地点での修正量に合わせてジャッ
キの操作を行うことができる。
に推定できる自己回帰モデルによってシールド掘進機の
将来の進路と位置を予測し、表示することができる。し
かも、将来の予測到達地点での修正量に合わせてジャッ
キの操作を行うことができる。
＜本発明の効果＞ 本発明は上記した要素の組み合わせからなる制御方法
であるから、次のような効果を期待することができる。
であるから、次のような効果を期待することができる。
＜イ＞従来のトランシットやレベルを使用する測量方法
では多大の労力と時間を必要としており、しかも掘削時
には測量ができないから測量可能な時間が限定されてい
る。
では多大の労力と時間を必要としており、しかも掘削時
には測量ができないから測量可能な時間が限定されてい
る。
したがって常時シールド掘進機の位置を測定しておく
ことができない。
ことができない。
しかるに本発明の方法では掘進中のシールド掘進機の
位置や姿勢を常時把握することができるから正確な施工
管理を行うことができる。
位置や姿勢を常時把握することができるから正確な施工
管理を行うことができる。
＜ロ＞現在の位置を把握することによって、カルマン・
フィルタ理論に組み込んだ統計手法を用いてシールドジ
ャッキの位置を精度良く予測することが可能である。
フィルタ理論に組み込んだ統計手法を用いてシールドジ
ャッキの位置を精度良く予測することが可能である。
しかもその制御は、現在の位置、姿勢の誤差をその場
で修正するのではなく、将来の予測到達地点での修正量
に合わせてジャッキの操作を行うことができる。
で修正するのではなく、将来の予測到達地点での修正量
に合わせてジャッキの操作を行うことができる。
したがって急激な進路変更をともなうことないから、
従来のようにかえって設計線を越えた過剰な修正を行っ
てしまうといった危険性がない。
従来のようにかえって設計線を越えた過剰な修正を行っ
てしまうといった危険性がない。
第１図：本発明の制御を行うシステムの配置図 第２図：シールド掘進機現場での配置図 第３図：結果の表示の例を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−137596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−104219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−124818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−73015（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/06 302
Claims (1)
- 【請求項１】土圧計、水圧計、トルク計、回転計などの
各種センサ、コンピュータ、及びジャッキを有するシー
ルド掘進機に関して、フィードバック制御における時間
的な制御遅れに起因する前方の到達位置と姿勢を予測し
てシールド掘進機を制御するフィードバック予測制御方
法において、 土圧計、水圧計、トルク計、回転計などの各種センサか
らの信号をコンピュータに入力し、 該信号の値をカルマン・フィルタ理論に組み込み、自己
回帰モデルによりシールド掘進機の前方の到達位置と姿
勢を予測し、 前方の到達位置での位置と姿勢を計画路線に戻すように
シールド掘進機を掘進制御することを特徴とする、 シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予
測制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63038526A JP2849912B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予測制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63038526A JP2849912B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予測制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214695A JPH01214695A (ja) | 1989-08-29 |
| JP2849912B2 true JP2849912B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=12527724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63038526A Expired - Fee Related JP2849912B2 (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | シールド掘進機の位置・姿勢に関するフィードバック予測制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849912B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116026322A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-28 | 华中科技大学 | 一种盾构掘进姿态测量方法及系统 |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63038526A patent/JP2849912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01214695A (ja) | 1989-08-29 |
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