盾构施工技术以其快速高效、质优环保、安全可靠等优势,逐渐得到推广及应用。近几年,国产盾构的成功下线以及海外隧道项目的顺利验收,表明我国在盾构自主研发领域取得了历史性的突破。但在盾构自适应设计、系统集成技术等领域的关键技术仍被欧美、日本等发达国家所掌握。推进系统是盾构自适应设计的关键部分,盾构的直线前进、姿态调整以及方向改变都依赖于推进系统各区油缸的协调配合,推进系统控制的优劣对盾构掘进机的性能和隧道质量显得至关重要。因此,开展盾构推进系统控制策略的研究,对推动我国盾构产业的发展具有深远意义。本文以盾构推进系统为对象,研究推进系统在不同负载工况下推进压力和速度的响应特性,以及多组推进油缸的同步控制性能。首先介绍了盾构推进系统的机械结构、液压系统、以及实验台的工作原理;然后,利用AMESim软件建立液压系统的物理模型,采用常规PID控制对推进速度和压力响应特性以及多缸同步性进行分析,仿真结果表明推进压力对速度影响很大,常规PID控制下速度控制效果不理想。为此,本文针对盾构推进系统在变负载、变流量工况下,推进压力和速度之间相互干扰的问题,提出BP神经网络PID的控制策略,并结合Simulink软件进行联合仿真,仿真结果表明BP神经网络PID的稳定性好,很大程度上消减了盾构推进中流量、负载变化时推进油缸压力和速度的超调;为提高盾构刀盘在不均衡负载下的多缸同步控制性能,提出单神经元PID控制策略,经比较分析推进系统在不同控制策略下的响应特性,得出采用单神经元PID能够大大提高推进油缸在偏载时运动的同步性。最后,在盾构实验台上对以上控制策略进行试验验证,试验数据与仿真结果基本一致,证明了神经网络结合经典PID控制抑制推进系统不确定性和非线性的有效性。本课题的理论研究和试验分析结论,为盾构控制系统设计和优化提供了理论参考。