一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法、介质及系统
本发明提供了一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法、介质及系统，属于五轴搅拌桩机技术领域，包括：获取五轴搅拌桩机的多个参数的默认值、施工记录，建立并拟合和第一模型和第二模型；获取待施工任务的施工参数和施工环境，分别记为新施工参数和新施工环境，以及预先设定的工作时长向量，记为基础时长向量；将新施工参数和新施工环境以及基础时长向量输入第一模型和第二模型，得到第一控制参数向量时序集、预测动力指数集、第二控制参数向量时序集和预测损耗指数集；进行优化运算，使得预测动力指数集中的动力指数和预测损耗指数集中的损耗指数加权综合最低，以得到的优化后控制参数向量时序集作为目标控制参数向量时序集，输出给操作人员。
发明专利
CN202410398218.0
2024-04-02
CN118326956A
2024-07-11
E02D5/46(2006.01)
中建八局发展建设有限公司
孙皓;石硕硕;李保成;张新雨;要文亮;毕文红;李名三;刘照喜;王浩宇;张骥;江浩杰
266000 山东省青岛市黄岛区月牙河路87号
武汉聚信汇智知识产权代理有限公司
张超
山东;37
1.一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，包括以下步骤： S10、获取五轴搅拌桩机的多个参数的默认值，所述参数包括主传动轴转速、双臂传动转速、搅拌轴转速、立轴角度、摆动轴角度、搅拌行程以及初拌时间和终拌时间；建立控制参数向量，用于描述传动轴转速、双臂传动转速、搅拌轴转速、立轴角度、摆动轴角度、搅拌行程，建立工作时长向量，用于表示初拌时间和终拌时间； S20、获取多组采用五轴搅拌桩机的施工记录，所述施工记录包括施工参数、施工环境、连续采集的控制参数向量、工作时长向量以及动力指数和损耗指数，其中，所述施工参数包括土壤类型、桩体直径、深度，所述施工环境包括土壤湿度、土壤密度、土壤温度以及桩体的位移、应力；所述动力指数为所述五轴搅拌桩机一次施工过程中使用的外置电机或柴油机的输出功；所述损耗指数为所述五轴搅拌桩机一次施工完成后造成的损耗； S30、根据所有的施工记录，建立并拟合所述施工参数、施工环境、控制参数向量、工作时长向量与所述动力指数的关联模型，记为第一模型； S40、根据所有的施工记录，建立并拟合所述施工参数、施工环境、控制参数向量、工作时长向量与所述损耗指数的关联模型，记为第二模型； S50、获取待施工任务的施工参数和施工环境，分别记为新施工参数和新施工环境，以及预先设定的工作时长向量，记为基础时长向量； S60、将所述新施工参数和新施工环境以及基础时长向量输入所述第一模型，得到多个不同的控制参数向量时序集及其对应的多个动力指数，分别记为第一控制参数向量时序集，和预测动力指数集； S70、将所述新施工参数和新施工环境以及基础时长向量输入所述第二模型，得到多个不同的控制参数向量时序集及其对应的多个损耗指数，分别记为第二控制参数向量时序集和预测损耗指数集； S80、对所述第一控制参数向量时序集和所述第二控制参数向量时序集进行优化运算，使得所述预测动力指数集中的动力指数和所述预测损耗指数集中的损耗指数加权综合最低，以得到的优化后控制参数向量时序集作为目标控制参数向量时序集，输出给操作人员用于按照所述目标控制参数向量时序集内的向量顺序控制所述五轴搅拌桩机。 2.根据权利要求1所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，所述动力指数的获取方式为测量施工设备的电能或燃料消耗量，所述损耗指数的获取方式为检测施工设备磨损程度。 3.根据权利要求1所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，所述第一模型，采用深度神经网络进行训练，所述神经网络的输入层节点数等于施工参数、施工环境参数、控制参数向量、工作时长向量的特征总数。 4.根据权利要求3所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，在训练第一模型的过程中，采用数据增强技术对训练数据进行扩充，所述数据增强技术包括对特征数据进行高斯噪声添加、小波变换操作。 5.根据权利要求1所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，所述第二模型，采用集成学习方法，将多个基模型的预测结果进行加权投票的方式拟合。 6.根据权利要求1所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，在步骤S70中获得第二控制参数向量时序集和预测损耗指数集后，根据预测损耗指数对各个时序集进行排序，剔除预测损耗指数值超过阈值的时序集。 7.根据权利要求1所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，所述S80的具体步骤包括：将步骤S60得到的第一控制参数向量时序集和步骤S70得到的第二控制参数向量时序集进行合并，设计优化目标函数，将动力指数和损耗指数进行加权求和，采用优化算法在所有候选控制参数向量时序集中寻找使目标函数最小的那一组，作为最优解输出，得到的最优控制参数向量时序集按其中控制参数向量的时序顺序控制五轴搅拌桩机。 8.根据权利要求7所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法，其特征在于，所述优化目标函数的具体形式为： 目标函数＝w1*动力指数+w2*损耗指数+λ*平滑项 其中，w1和w2分别为动力指数和损耗指数的权重系数，λ为平滑项的系数，平滑项用于惩罚控制参数向量时序集内向量变化过大的情况。 9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行权利要求1-8任一项所述的一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节方法。 10.一种五轴搅拌桩机控制参数自动调节系统，其特征在于，包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。