JPH0696939B2 - Automatic direction control method for shield machine - Google Patents
Automatic direction control method for shield machineInfo
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- JPH0696939B2 JPH0696939B2 JP8493690A JP8493690A JPH0696939B2 JP H0696939 B2 JPH0696939 B2 JP H0696939B2 JP 8493690 A JP8493690 A JP 8493690A JP 8493690 A JP8493690 A JP 8493690A JP H0696939 B2 JPH0696939 B2 JP H0696939B2
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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、シールド機の自動方向制御方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic direction control method for a shield machine.
[従来の技術] 従来の方法は第20図に示すように、シールド機1の位置
と方向とを自動測量装置を用いて求め、シールド機1の
位置と計画線PLとの差すなわち変位量dを算出し、その
変位量dに対しシールド機1を計画線PLにのせようとす
る目標TPまでの一定の距離lと、シールド機1の方向か
ら制御すべき角度θを算出している。[Prior Art] As shown in FIG. 20, in the conventional method, the position and direction of the shield machine 1 are obtained using an automatic surveying device, and the difference between the position of the shield machine 1 and the planned line PL, that is, the displacement amount d. Is calculated, and a constant distance 1 to the target TP to put the shield machine 1 on the planned line PL and an angle θ to be controlled from the direction of the shield machine 1 are calculated for the displacement amount d.
また、曲線部においては第21図に示すように、仮想計画
線AL1、AL2と称する計画線PLでない線と計画線PLとの交
点TP1、TP2を目標とする場合もある。Further, in the curved portion, as shown in FIG. 21, the intersections TP1 and TP2 between the lines other than the planned line PL called the virtual planned lines AL1 and AL2 and the planned line PL may be targeted.
上記の制御すべき角度θから、シールド機1のジャッキ
でその角度θを実現するための偏向モーメントと、その
偏向モーメントを実現するために作動させるジャッキの
パターンとをコンピュータで算出し、算出したパターン
をシールド機のジャッキ駆動回路に出力して自動掘進を
行っている。From the angle θ to be controlled, a deflection moment for realizing the angle θ by the jack of the shield machine 1 and a jack pattern to be operated for realizing the deflection moment are calculated by a computer, and the calculated pattern is calculated. Is output to the jack drive circuit of the shield machine for automatic excavation.
[発明が解決しようとする課題] 従来の方法においては、過去の蛇行の有無、蛇行量やシ
ールド機1の計画線PLとの差の大小などの掘進履歴を考
慮しないで、常に一定距離l(例えば10リング先までの
距離)先の計画線PL上の点を目標点TPとするため、蛇行
が増し、出来上りの美観上から好ましくない場合が多
い。すなわち、計画線に近付けることが目的であり、蛇
行や美観に対しては考慮されていない。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional method, a constant distance l (always) is taken into consideration without considering the excavation history such as the presence or absence of past meandering, the amount of meandering, and the size of the difference between the shield machine 1 and the planned line PL. Since the target point TP is a point on the planned line PL which is a distance of 10 rings ahead), the meandering is increased, and it is often unfavorable in terms of aesthetic appearance. In other words, the purpose is to get closer to the planned line, and no consideration is given to meandering and aesthetics.
本発明は、蛇行を少なくすると共に、出来上りの美観を
確保するシールド機の自動方向制御方法を提供すること
を目的としている。An object of the present invention is to provide an automatic direction control method for a shield machine that reduces meandering and secures the finished appearance.
[課題を解決するための手段] 本発明による方法は、シールド機が直線工区内で、リン
グ掘進開始前に、シールド機の現在位置が想定掘進領域
から逸脱している場合に、第1手順において過去のセグ
メント測量値から変化の増加傾向を示す指標として最小
二乗法により引いた直線と計画線のなす偏角を求め、第
2手順において過去のセグメント測量値から偏角の増加
量の分散を求め、第3手順において第1及び第2手順と
現在のシールド機の位置及び方向とから計画線上に第1
制御目標ポイントをファジィ推論により設定し、第4手
順においてシールド機の位置及び方向とスタンダードセ
グメントとにより曲がれるカーブ半径からカーブ〜直線
〜カーブのSカーブイメージの組合せて幾何的に作図し
て計画線上に第2制御目標ポイントを設定し、第5手順
において前記第1及び第2制御目標ポイントを比較しシ
ールド機の現在位置より遠い方を第3制御目標ポイント
とし、第6手順において前記第3制御目標ポイントと第
3手順におけるシールド機の現在位置との間を前記Sカ
ーブイメージで幾何的に作図し修正計画線を仮定し、第
7手順において現在のシールド機の変化、計画線との偏
角、第3制御目標ポイントまでの距離、該ポイントと次
のBC点(曲線工区の始点)までの距離を入力してファジ
ィ推論により過度な蛇行が生じないか否かを判定し、過
度な蛇行が生じないと判定された場合は、第3制御目標
ポイントを最終制御目標ポイントとして前記修正計画線
を採用し、過度な蛇行が生じると判定された場合は、第
1ステップにおいて前記修正計画線を最初の曲線での最
大変位点まで採用し該最大変位点から計画線に平行な直
線を引き、第2ステップにおいて次の直線工区の計画線
を延長した線と前記第1ステップで求めた線に内接する
ように次の曲線工区の半径と同じ円弧を作図し、第3ス
テップにおいて該円弧と前記平行な直線及び次の直線工
区の計画線の延長線との接点を新BC点、新EC点(曲線工
区の終点)として修正計画線を採用する。リング掘進開
始前と一定間隔(任意)掘削する毎に、該修正計画線に
のせるための方向修正角を求め、該修正角と制御角度量
の履歴及びコピーカッタの履歴とからファジィ推論によ
り偏向特性角を求め、該偏向特性角、方向修正角及びテ
ールクリアランス等から制御角度量を求め、該制御角度
量を実現するためのジャッキパターンを求め、求められ
パターンのジャッキの作動信号を出力し、以下同様の手
順で掘削している。[Means for Solving the Problems] In the method according to the present invention, in the first procedure, when the shield machine is in a straight section and the current position of the shield machine deviates from the expected excavation area before the start of ring excavation. The declination angle between the straight line drawn by the least-squares method and the planning line is obtained as an index showing the increasing tendency of the change from the past segment survey values, and the variance of the declination increment is obtained from the past segment survey values in the second procedure. , In the 3rd procedure, the 1st and 2nd procedures and the current position and direction of the shield machine are followed by the 1st on the planned line.
The control target point is set by fuzzy inference, and in the fourth procedure, a curve is curved by the position and direction of the shield machine and the standard segment. A second control target point is set, the first and second control target points are compared in the fifth procedure, and the one farther than the current position of the shield machine is set as the third control target point. The sixth control target is set in the sixth procedure. A modified plan line is assumed by geometrically drawing between the point and the current position of the shield machine in the third procedure by the S-curve image, and in the seventh procedure, the current change of the shield machine, the declination with the plan line, Excessive fuzzy inference by inputting the distance to the 3rd control target point and the distance to this point and the next BC point (start point of the curve section) When it is determined whether or not the meandering does not occur, and when it is determined that the excessive meandering does not occur, it is determined that the third planning target point is used as the final control target point and the modified planning line is used to cause the excessive meandering. If so, in the first step, the modified planning line is adopted up to the maximum displacement point on the first curve, a straight line parallel to the planning line is drawn from the maximum displacement point, and in the second step, the planning line of the next straight line section Draw the same arc as the radius of the next curved work section so as to inscribe the extended line and the line obtained in the first step, and in the third step, the straight line parallel to the arc and the planned line of the next straight work section. The revised planned line will be adopted as the new BC point and the new EC point (end point of the curved section) as the contact point with the extension line of. Before the start of the ring excavation and at every constant interval (arbitrary), the direction correction angle to be placed on the correction plan line is obtained, and the deflection angle is deflected by the fuzzy inference from the history of the control angle amount and the history of the copy cutter. A characteristic angle is obtained, a control angle amount is obtained from the deflection characteristic angle, a direction correction angle, a tail clearance, etc., a jack pattern for realizing the control angle amount is obtained, and a jack operation signal of the obtained pattern is output, Excavation is performed in the same procedure below.
[作用] 本方法においては、現在のシールド機の位置及び方向と
掘進履歴とからファジィ推論により制御目標ポイント及
び修正計画線を設定し、その制御目標ポイントと現在の
シールド機の変位、偏角とからファジィ推論により過度
な蛇行が生じないか否かを判定し、過度な蛇行が生ずる
場合は制御目標ポイント及び修正計画線を修正し、修正
した修正計画線に対する制御角度量を制御角度量の履歴
及びコピーカッタの履歴とテールクリアランス等からフ
ァジィ推論により求め、この制御角度量を実現するため
のジャッキパターンを求めて掘進する。[Operation] In this method, a control target point and a correction plan line are set by fuzzy reasoning from the current position and direction of the shield machine and the excavation history, and the control target point and the current displacement and declination of the shield machine are set. From fuzzy reasoning, it is determined whether excessive meandering occurs. If excessive meandering occurs, the control target point and the correction plan line are corrected, and the control angle amount for the corrected correction plan line is set as the history of control angle amounts. The fuzzy inference is performed from the history of the copy cutter, the tail clearance, and the like, and the jack pattern for realizing the control angle amount is obtained to proceed.
[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図及び第2図には、本発明を実現する装置が示され
ている。シールド機1のカッタヘッド2の後方には、切
羽チャンバ3が画成され、そのチャンバ3は図示しない
送泥管、排泥管を介して地上の送泥装置、排泥装置に接
続されている。そして、シールド機1のスキンプレート
1aに取付けられた複数個のシールドジャッキ4は、トン
ネルTに組立てられたセグメントSの前端面に当接され
ている。また、シールド機1に設けられた方位、ピッチ
ング角、ロール角等を検出する各種センサ5は、回路L1
によりシールド機制御盤6、多重伝送装置7、8を介し
てパーソナルコンピュータ10に接続されている。前記多
重伝送装置8にはシールド機操作盤9が接続され、制御
盤6にはカッタモータ11、ジャッキ4が接続されてい
る。前記コンピュータ10には、ジャイロコンパス12が回
路L2により信号変換器13、モデム14、15を介して接続さ
れている。また、トンネルT内のトータルステーション
TSには、シールド機1に設けられたターゲット16を捕捉
するカメラ17が設けられ、そのカメラ17は、画像処理装
置18を備えたパーソナルコンピュータ19に接続されてい
る。そのコンピュータ19は回路L3によりモデム20、21を
介して地上のパーソナルコンピュータ10に接続されてい
る。そして、各回路L1、L2及びL3は、それぞれジャッキ
パターン、ジャイロ方位データ及びマシン位置、姿勢デ
ータを伝送しており、シールド自動方向制御システムSY
は、シールド自動測量システムSY1及びジャイロコンパ
ス12によって得られたシールド機1の位置、姿勢及びジ
ャイロ方位などの情報からシールド機の制御量を決定
し、最適なジャッキパターンを選択して掘進を制御す
る。その際、シールド機のくせや土質などの各種要因を
適確に把握して制御にフィードバックするのにファジィ
推論を取り入れて制御を行っている。1 and 2 show an apparatus implementing the invention. A cutting face chamber 3 is defined behind the cutter head 2 of the shield machine 1, and the chamber 3 is connected to a mud sending device and a mud discharging device on the ground through a mud sending pipe and a mud sending pipe (not shown). . And the skin plate of the shield machine 1
The plurality of shield jacks 4 attached to 1a are in contact with the front end surface of the segment S assembled in the tunnel T. Further, the various sensors 5 provided on the shield machine 1 for detecting the azimuth, pitching angle, roll angle, etc.
Is connected to the personal computer 10 via the shield machine control panel 6 and the multiplex transmission devices 7 and 8. A shield machine operation panel 9 is connected to the multiplex transmission device 8, and a cutter motor 11 and a jack 4 are connected to the control panel 6. A gyro compass 12 is connected to the computer 10 by a circuit L2 via a signal converter 13 and modems 14 and 15. Also, the total station in the tunnel T
The TS is provided with a camera 17 for capturing the target 16 provided on the shield machine 1, and the camera 17 is connected to a personal computer 19 having an image processing device 18. The computer 19 is connected to the terrestrial personal computer 10 through the modems 20 and 21 by the circuit L3. The circuits L1, L2, and L3 transmit jack patterns, gyro direction data, machine position, and attitude data, respectively, and the shield automatic direction control system SY
Determines the control amount of the shield machine from the information such as the position, attitude and gyro direction of the shield machine 1 obtained by the shield automatic survey system SY1 and the gyro compass 12, and selects the optimum jack pattern to control the excavation. . At that time, fuzzy reasoning is used to control various factors such as habit and soil quality of the shield machine and feed them back to the control.
第3図には、システムSYのハードウエア構成が示され、
パーソナルコンピュータ10には、公知のディスプレイ10
a、プリンタ10b、キーボード10c、フロッピイディスク1
0d、ハードディスク10e及びインタフェース10fが設けら
れている。Fig. 3 shows the hardware configuration of the system SY,
The personal computer 10 includes a known display 10
a, printer 10b, keyboard 10c, floppy disk 1
0d, a hard disk 10e and an interface 10f are provided.
第4図には、システムSYのファジィ目標位置推論サブ
(Suironm)、フィジィ偏向特性推論サブ(Suironh)を
備えたソフトウエア構成が示されている。FIG. 4 shows a software configuration of the system SY including a fuzzy target position inference sub (Suironm) and a fuzzy deflection characteristic inference sub (Suironh).
第5図には、システム構成概念図が示されている。FIG. 5 shows a system configuration conceptual diagram.
第6図には、システム全体機能が示されている。すなわ
ち、シールド機1の現在位置、姿勢等のデータを採取す
る(ステップI)、計画線に対する変位や傾きを求める
(ステップII)、計画線にのせるための目標位置、掘進
経路を決定する(ステップIII)、最適なジャッキパタ
ーンを選択する(ステップIV)、シールド機1に選択し
たジャッキパターンを出力し制御する(ステップV)、
のステップI〜Vを自動的に繰返して行う。FIG. 6 shows the overall function of the system. That is, data such as the current position and attitude of the shield machine 1 is collected (step I), displacement and inclination with respect to the planned line are obtained (step II), and a target position for placing on the planned line and an excavation route are determined ( Step III), selecting an optimum jack pattern (Step IV), outputting the selected jack pattern to the shield machine 1 and controlling it (Step V),
Steps I to V are automatically repeated.
以下制御の態様を説明する。The mode of control will be described below.
第7図は制御フローの概略を示している。初期設定を行
い(ステップSa)、シールド機1の位置、姿勢を計測す
る(ステップSb)。次いで、目標位置、掘進経路をファ
ジィ推論により演算し(ステップSc)、計測、演算を行
って(ステップSd、Se)現在位置を把握し、偏向特性す
なわち曲げ良さをファジィ推論により演算する(ステッ
プSf)。この演算結果に基づいて、ジャッキパターンを
選択し(ステップSg)、そのジャッキパターンを出力し
て(ステップSh)、ディスプレイ10aに表示する(ステ
ップSi)。そこで、リング掘進を開始し(ステップS
j)、前記ステップSd〜Siと同じステップSAを行う(ス
テップSk)。そして、リング掘進が終了したら(ステッ
プSl)、ジャッキパターンのオフを出力し(ステップS
m)、リング掘進終了の処理を行い(ステップSn)、プ
ログラムが終了したら(ステップSo)、最終処理を行っ
て(ステップSp)、制御を終る。FIG. 7 shows the outline of the control flow. Initial setting is performed (step Sa), and the position and orientation of the shield machine 1 are measured (step Sb). Next, the target position and the excavation route are calculated by fuzzy inference (step Sc), measurement and calculation are performed (steps Sd, Se), the current position is grasped, and the deflection characteristic, that is, the bending goodness is calculated by fuzzy inference (step Sf). ). Based on the calculation result, a jack pattern is selected (step Sg), the jack pattern is output (step Sh) and displayed on the display 10a (step Si). Therefore, the ring excavation is started (step S
j), the same step SA as the steps Sd to Si is performed (step Sk). When the ring excavation is completed (step Sl), the jack pattern OFF is output (step S
m), processing for ending the ring excavation is performed (step Sn), and when the program ends (step So), final processing is performed (step Sp), and the control ends.
第8図には、制御フローの要部の詳細が示されている。
起動後、基本計画線、境界線、各パラメータをファイル
から読み込み(ステップS1)、掘進履歴をファイルから
読み込む(ステップS2)。次いで、掘進履歴が存在する
か否かを判定し(ステップS3)。NOの場合は、掘進履歴
ファイルを作成し(ステップS4)、制御目標ポイントを
次のBC点に設定し(ステップS5)、YESだったら、既に
ある制御目標ポイントを設定し(ステップS6)、ステッ
プS7に移る。ステップS7において、自動測量によるデー
タを入力したのち、アナログ、デジタルデータを出力し
(ステップS8)、ジャイロコンパス12のデータを入力す
る(ステップS9)。次いで、自動測量、ジャイロコンパ
ス12によりシールド既1の位置を認識し、位置演算基準
点を計算してスタート点を設定する(ステップS10)。
そこで、ステップS11において、過去のリングのセグメ
ント測定値より変化の増加傾向を示す指標として最小二
乗法により引いた直線と計画線となる角度及び偏角の増
加量の分散を求め、これらの値とシールド機1の位置方
向から計画線PLに第1制御目標ポイントTP1をファジィ
推論(第9図に記号F1で示す)により設定する。具体的
には第10図及び第11図に示すように、シールド機1の計
画線との変化Cの変化履歴及び偏角D(第13図参照)の
変化履歴とから「かなり近くVN」〜「かなり遠くVF」の
範囲でポイントTP1を設定する。更に、シールド機1の
位置、方向とセグメントにより曲がれるカーブ半径か
ら、カーブ〜直線〜カーブいわゆるSカーブイメージ
(第12図参照)の組合せで幾何的に作図し、計画線PL上
に第2制御目標ポイントTP2を設定し、両ポイントTP1、
TP2を比較し、シールド機1の現在位置より遠い方を第
3制御目標ポイントTP3とする。そこで、ポイントTP3と
シールド機1の現在位置との間を第12図に示すように、
Sカーブイメージで幾何的に作図し修正計画線CLを仮定
する。FIG. 8 shows details of main parts of the control flow.
After starting, the basic planning line, the boundary line, and each parameter are read from the file (step S1), and the excavation history is read from the file (step S2). Then, it is determined whether or not the excavation history exists (step S3). If NO, create a digging history file (step S4) and set the control target point to the next BC point (step S5). If YES, set an existing control target point (step S6), then step Move to S7. In step S7, after the data by the automatic survey is input, analog and digital data are output (step S8), and the data of the gyro compass 12 are input (step S9). Then, the position of the shielded first position is recognized by the automatic surveying and gyrocompass 12, the position calculation reference point is calculated, and the start point is set (step S10).
Therefore, in step S11, the variance of the increase amount of the angle and the declination angle, which is the straight line and the planned line drawn by the least squares method as an index showing the increasing tendency of the change from the segment measured value of the past ring, and these values are obtained. A first control target point TP1 is set on the planned line PL from the position direction of the shield machine 1 by fuzzy inference (shown by symbol F1 in FIG. 9). Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, from the change history of the change C with respect to the planned line of the shield machine 1 and the change history of the declination D (see FIG. 13), “substantially close VN” ~ Set point TP1 in the range of “Very far VF”. Furthermore, from the curve radius that bends depending on the position, direction, and segment of the shield machine 1, geometrically draw a curve-straight-curve so-called S-curve image (see FIG. 12) and draw a second control target on the planned line PL. Set point TP2, both points TP1,
TP2 is compared, and the one farther than the current position of the shield machine 1 is set as the third control target point TP3. Therefore, as shown in Fig. 12 between the point TP3 and the current position of the shield machine 1,
The modified planning line CL is assumed by geometrically drawing an S-curve image.
次いで、ステップS15において第13図に示すように、現
在のシールド機1の変位C、計画線PLとの偏角D、シー
ルド機1とポイントTP3までの距離B及びポイントTP3と
BC点までの距離Aを入力し、ファジィ推論(第9図に記
号F2で示す)により蛇行の判定を行う。具体的には第14
図に示すように、距離A、Bと、シールド機1の変位
C、偏角Dにより、蛇行の大きさを「かなり小さいSS」
〜「かなり大きいLL」の範囲で判定する。そこで、過度
な蛇行が生じないと判定された場合は、制御目標ポイン
トTP3を最終的な制御目標ポイントとし、ステップS11で
仮定した修正計画線CLをそのまま採用する(ステップS1
6)。これに対し過度な蛇行が生じると判定された場合
は、ステップS16において第15図に示すように、上記修
正計画線CLの最大変位点(Cmaxから計画線PLに平行線a
を引き、次に直線工区の計画線PL1を延長した線bとに
内接するように、次の曲線工区の半径rと同じ半径の円
弧Rを作図する。そこで、その円弧Rとそれぞれの直線
a、bとの接点を新BC点NBC、新EC点NECとして新修正計
画線NCLとし、新BC点NBCを新制御目標ポイントTL4とす
る。Next, in step S15, as shown in FIG. 13, the current displacement C of the shield machine 1, the deviation angle D from the planned line PL, the distance B between the shield machine 1 and the point TP3, and the point TP3.
The distance A to the BC point is input, and the meandering is determined by fuzzy reasoning (indicated by symbol F2 in FIG. 9). Specifically, the 14th
As shown in the figure, depending on the distances A and B, the displacement C of the shield machine 1 and the declination D, the size of the meandering can be set to "a considerably small SS".
~ Judge in the range of "quite large LL". Therefore, when it is determined that excessive meandering does not occur, the control target point TP3 is set as the final control target point, and the corrected planned line CL assumed in step S11 is directly adopted (step S1
6). On the other hand, if it is determined that excessive meandering occurs, as shown in FIG. 15 in step S16, the maximum displacement point of the corrected planned line CL (from Cmax to the parallel line a to the planned line PL
Then, a circular arc R having the same radius as the radius r of the next curved work section is drawn so as to inscribe the line b which is the extension of the planned line PL1 of the straight work section. Therefore, a contact point between the arc R and each of the straight lines a and b is set as a new modified planned line NCL as a new BC point NBC and a new EC point NEC, and the new BC point NBC is set as a new control target point TL4.
次いで、アナログデータ、デジタルデータを入力し(ス
テップS12)、ジャイロコンパス12のデータを入力して
(ステップS13)、ジャイロコンパス、ピッチング、ロ
ーリング及びストロークによる位置を認識する(ステッ
プS14)。次いで、シールド機1の現在位置、姿勢及び
修正計画線からシールド機1を修正計画線にのせるため
の方向修正角Θcを算出する(ステップS17)。次い
で、ステップS18において第16図及び第17図に示すよう
に、今までの制御角度量Θcout(ステップS19参照)。
コピーカッタの実績及びステップS17で求めた方向修正
角Θcから現在のシールド機1の偏向特性角Θkをファ
ジィ推論より求める。これは、方向修正角Θc分の制御
を実現させるための補正角に相当する。具体的には第18
図に示すように、コピーカッタによる曲げを中央向き、
左向き、右向きに関し「くせあり」〜「かなりくせあ
り」の範囲で判定する。次いで、方向修正角Θc、偏向
特性角Θk、テールクリアランス等を総合判断して制御
角度量Θcoutを算出する(ステップS19)。次いで、今
までに得られたデータを解析して設定した制御角度量Θ
coutと力点との関係式から力点を求め、制御角度量Θco
utを実現するためのジャッキパターンを設定して(ステ
ップS20)、ジャッキパターンを出力する(ステップS2
1)。そして、1リングの掘進が終了したか否かを判定
し(ステップS22)、NOの場合は、ステップS12に戻り、
YESだったら、ジャッキ4の押し出しを停止て(ステッ
プS23)、制御を終る。なお、シールド機1の制御目標
ポイントTP及び修正計画線CL、NCL等の作図設定は、第1
9図に示すように、X−Y平面(水平面)、水平掘進方
向−Z平面(鉛直面)ごとに、シールド機1の軌跡の投
影線HP、VPについて行う。Next, the analog data and the digital data are input (step S12), the data of the gyro compass 12 is input (step S13), and the position by the gyro compass, pitching, rolling and stroke is recognized (step S14). Next, the direction correction angle Θc for placing the shield machine 1 on the correction planning line is calculated from the current position, attitude and the correction planning line of the shield machine 1 (step S17). Next, in step S18, as shown in FIGS. 16 and 17, the control angle amount Θcout until now (see step S19).
The current deflection characteristic angle Θk of the shield machine 1 is obtained by fuzzy reasoning from the actual results of the copy cutter and the direction correction angle Θc obtained in step S17. This corresponds to a correction angle for realizing control for the direction correction angle Θc. Specifically, the 18th
As shown in the figure, bend the copy cutter to the center,
Judgment is made in the range of "with habit" to "with considerable habit" for left and right. Next, the direction correction angle Θc, the deflection characteristic angle Θk, the tail clearance, etc. are comprehensively determined to calculate the control angle amount Θcout (step S19). Next, the control angle amount Θ set by analyzing the data obtained so far is set.
The force point is calculated from the relational expression between cout and the force point, and the control angle amount Θco
Set a jack pattern for realizing ut (step S20) and output the jack pattern (step S2).
1). Then, it is determined whether the excavation of one ring is completed (step S22). If NO, the process returns to step S12,
If YES, the pushing out of the jack 4 is stopped (step S23), and the control ends. In addition, the control target point TP of the shield machine 1 and the drawing setting of the correction plan line CL, NCL, etc.
As shown in FIG. 9, projection lines HP and VP of the trajectory of the shield machine 1 are performed for each of the XY plane (horizontal plane) and the horizontal excavation direction-Z plane (vertical plane).
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、ファジィ推論によ
りシールド機の挙動を予測して制御量を決め、シールド
機のくせや土層の変化に対応する制御を行い、蛇行を少
なくして出来上りの美観を確保することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the behavior of the shield machine is predicted by fuzzy inference to determine the control amount, the control corresponding to the habit of the shield machine and the change of the soil layer is performed, and the meandering is performed. It is possible to reduce the number and ensure the finished aesthetics.
第1図は本発明を説明する装置の一例を説明する側断面
図、第2図は自動方向制御システムの概要図、第3図は
システム構成図、第4図はソフトウエア構成図、第5図
はシステム構成概念図、第6図はシステム全体機能図、
第7図は概略制御フローチャート図、第8図は要部の詳
細フローチャート図、第9図はファジィ推論の概略説明
図、第10図は制御目標ポイント設定のファジィ推論のル
ールテーブル図、第11図は第10図による制御目標設定の
説明図、第12図は修正計画線の説明図、第13図は蛇行判
定のファジィ推論の説明図、第14図は蛇行判定ファジィ
推論のルールテーブル図、第15図は過度な蛇行が生じた
場合の修正計画線の修正手順説明図、第16図は第7図の
要部の説明図、第17図は曲げ易さのファジィ推論の説明
図、第18図は第17図のルールテーブル図、第19図は制御
目標ポイント及び修正計画線の三次元的説明図、第20図
及び第21図は従来方法における直線部及び曲線の説明図
である。 2……カッタヘッド、CL……修正計画線、D……偏角、
NBC……新BC点 PL……計画線、S……セグメント、TB……制御目標ポイ
ント、Θc……方向修正角、Θcout……制御角度量、Θ
k……偏向特性角FIG. 1 is a side sectional view for explaining an example of an apparatus for explaining the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of an automatic direction control system, FIG. 3 is a system configuration diagram, FIG. 4 is a software configuration diagram, and FIG. Figure is a conceptual diagram of system configuration, Figure 6 is a functional diagram of the entire system,
FIG. 7 is a schematic control flowchart, FIG. 8 is a detailed flowchart of essential parts, FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of fuzzy inference, FIG. 10 is a rule table diagram of fuzzy inference for setting control target points, and FIG. Fig. 10 is an explanatory diagram of control target setting according to Fig. 10, Fig. 12 is an explanatory diagram of modified planning line, Fig. 13 is an explanatory diagram of fuzzy inference for meandering judgment, Fig. 14 is a rule table diagram of fuzzy inference for meandering judgment, Fig. 15 is an explanatory diagram of the procedure for correcting the correction plan line when excessive meandering occurs, Fig. 16 is an explanatory diagram of the main part of Fig. 7, Fig. 17 is an explanatory diagram of fuzzy inference of bendability, and Fig. 18 The figure is a rule table diagram of FIG. 17, FIG. 19 is a three-dimensional explanatory diagram of a control target point and a correction plan line, and FIGS. 20 and 21 are explanatory diagrams of a straight line portion and a curve in the conventional method. 2 ... Cutter head, CL ... Revised planning line, D ... Declination,
NBC: New BC point PL: Plan line, S: Segment, TB: Control target point, Θc: Direction correction angle, Θcout: Control angle amount, Θ
k: Deflection characteristic angle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−221595(JP,A) 特開 平1−94915(JP,A) 特開 昭54−131956(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-221595 (JP, A) JP-A-1-94915 (JP, A) JP-A-54-131956 (JP, A)
Claims (1)
始前に、シールド機の現在位置が想定掘進領域から逸脱
している場合に、第1手順において過去のセグメント測
量値から変化の増加傾向を示す指標として最小二乗法に
より引いた直線と計画線のなす偏角を求め、第2手順に
おいて過去のセグメント測量値から偏角の増加量の分散
を求め、第3手順において第1及び第2手順と現在のシ
ールド機の位置及び方向とから計画線上に第1制御目標
ポイントをファジィ推論により設定し、第4手順におい
てシールド機の位置及び方向とスタンダードセグメント
とにより曲がれるカーブ半径からカーブ〜直線〜カーブ
のSカーブイメージの組合せで幾何的に作図して計画線
上に第2制御目標ポイントを設定し、第5手順において
前記第1及び第2制御目標ポイントを比較しシールド機
の現在位置より遠い方を第3制御目標ポイントとし、第
6手順において前記第3制御目標ポイントと第3手順に
おけるシールド機の現在位置との間を前記Sカーブイメ
ージで幾何的に作図し修正計画線を仮定し、第7手順に
おいて現在のシールド機の変化、計画線との偏角、第3
制御目標ポイントまでの距離、該ポイントと次の曲線工
区の始点までの距離を入力してファジィ推論により過度
な蛇行が生じないか否かを判定し、過度な蛇行が生じな
いと判定された場合は、第3制御目標ポイントを最終制
御目標ポイントとして前記修正計画線を採用し、過度な
蛇行が生じると判定された場合は、第1ステップにおい
て前記修正計画線を最初の曲線での最大変位点まで採用
し該最大変位点から計画線に平行な直線を引き、第2ス
テップにおいて次の直線工区の計画線を延長した線と前
記第1ステップで求めた線に内接するように次の曲線工
区の半径と同じ円弧を作図し、第3ステップにおいて該
円弧と前記平行な直線及び次の直線工区の計画線の延長
線との接点を新たな曲線工区の始点、新たな曲線工区の
終点として修正計画線を採用し、リング掘進開始前と一
定間隔(任意)掘削する毎に、該修正計画線にのせるた
めの方向修正角を求め、該修正角と制御角度量の履歴及
びコピーカッタの履歴とからファジィ推論により偏向特
性角を求め、該偏向特性角、方向修正角及びテールクリ
アランス等から制御角度量を求め、該制御角度量を実現
するためのジャッキパターンを求め、求められたパター
ンのジャッキに作動信号を出力し、以下同様の手順で掘
削することを特徴とするシールド機の自動方向制御方
法。1. When the shield machine is in a straight section and the current position of the shield machine deviates from the expected excavation area before the start of the ring excavation, the increasing tendency of change from the past segment survey value in the first procedure. As an index indicating the declination formed by the straight line drawn by the least squares method and the planning line, the variance of the decrement of the declination is obtained from the past segment survey values in the second procedure, and the first and second in the third procedure. From the procedure and the current position and direction of the shield machine, the first control target point is set on the planned line by fuzzy reasoning, and in the fourth procedure, the curve radius is curved by the shield machine position and direction and the standard segment. A second control target point is set on the planned line by geometrically drawing a combination of S-curve images of curves, and in the fifth procedure, the first and second The target points are compared, and the one farther than the current position of the shield machine is set as the third control target point, and the S curve image is drawn between the third control target point and the current position of the shield machine in the third procedure in the sixth procedure. In the 7th procedure, the current shield machine changes, the deviation angle from the planning line,
When it is judged that excessive meandering does not occur by inputting the distance to the control target point and the distance between the point and the starting point of the next curve work section to determine whether excessive meandering occurs by fuzzy reasoning Adopts the modified planning line with the third control target point as the final control target point, and if it is determined that excessive meandering occurs, the modified planning line is set to the maximum displacement point on the first curve in the first step. Up to the maximum displacement point, draw a straight line parallel to the planned line, and in the second step, extend the planned line of the next straight line section and the next curve section so as to inscribe the line obtained in the first step. Draw a circular arc with the same radius as the above, and in the third step, modify the contact point between the circular arc and the parallel straight line and the extension line of the planned line of the next straight line work section as the start point of the new curve work section and the end point of the new curve work section. Total A line is adopted, and a directional correction angle to be placed on the correction plan line is obtained every time a predetermined interval (arbitrary) is excavated from the start of ring advancement, and the history of the correction angle and the control angle amount and the history of the copy cutter are obtained. Determining the deflection characteristic angle from the fuzzy inference from the deflection characteristic angle, the direction correction angle, the tail clearance, etc., to obtain the control angle amount, to obtain the jack pattern for realizing the control angle amount, and to the jack of the obtained pattern. An automatic direction control method for a shield machine, which comprises outputting an operation signal and then excavating in the same procedure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8493690A JPH0696939B2 (en) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Automatic direction control method for shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8493690A JPH0696939B2 (en) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | Automatic direction control method for shield machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286094A JPH03286094A (en) | 1991-12-17 |
| JPH0696939B2 true JPH0696939B2 (en) | 1994-11-30 |
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ID=13844554
Family Applications (1)
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| JP (1) | JPH0696939B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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1990
- 1990-04-02 JP JP8493690A patent/JPH0696939B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH03286094A (en) | 1991-12-17 |
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