量纲分析与工程数据挖掘结合的掘进总载荷建模

摘要

近年来,越来越多的工程装备实现了施工过程中多维数据的检测与收集。同时,通过数据挖掘建模来实现工作参数的优化调控已成为一种发展趋势。如何将数据挖掘过程与所研究问题的内在机理结合,建立具有一定物理可解释性的参数预测模型并提高其泛化性,是该研究领域的难点问题之一。以全断面隧道掘进机的掘进总推力和总扭矩为研究对象,提出一种量纲分析与工程数据挖掘相结合的参数建模方法。该方法从各影响参量的物理力学本质出发,分析其中需要满足的量纲制约关系,构建具有一定可解释性和泛化性的显式模型框架,在其约束下进行工程数据挖掘建立定量预估模型。对模型在不同工况、不同工程中的预测效果进行评估,结果表明,提出的方法可以实现2类典型工况下的总推力和总扭矩建模,其计算结果在不同工程中均具有较好的适用性与预测准确度,模型可显示反映参量间的非线性影响关系。定量模型可为掘进机施工中的参数优化调控提供参考。同时,这种量纲分析与工程数据挖掘相结合的建模方法为工程装备的多参量数据挖掘建模提供了一种新思路。